DBR/Host dual porous silicons containing DBR and host structure were prepared and their optical properties were characterized using Ocean Optics spectrometer. In this dual porous silicon, single porous silicon layer was used as host layer for possible biomolecule and drug materials and DBR porous silicon layer was used for signal transduction due to the recognition of molecules. Optical reflection spectrum of dual porous silicon displayed only DBR reflection but Fabry-Perot fringe pattern. DBR reflection band of dual porous silicon shifted to the shorter wavelength as the etching time of host layer increased. Cross-sectional FE-SEM image of dual porous silicon displayed a thickness of about 20 micrometer for DBR porous silicon layer. Developed etching technology could be useful to prepare DBR porous silicon which exhibited specific reflection resonance at the required wavelength and to provide an label-free biosensors and drug delivery materials.
본 연구에서는 p형 단결정 규소 기판을 에칭시켜 다층구조를 갖는 DBR 및 Microcavity 다공질규소를 제작하고, 그 반사율 스펙트럼을 조사하였다. 그 결과 다층구조를 갖는 다공질규소의 반사율 스펙트럼에서 프린지 패턴의 수는 단일층 다공질규소의 경우보다 상대적으로 많았으며, 특정 파장에서 반사율은 90 % 이상으로 나타났다. 그리고 DBR 다공질규소에서 최대 반사율 봉우리의 FWHM 값은 33 nm로 매우 좁게 나타났다.
A capacitance-type humidity sensor using porous silicon layer is developed. The unique property of this sensor is a structure which has electrodes on the surface of the wafer like a general IC device. To do this. the sensor was fabricated using process such as localized formation of porous silicon, oxidation of porous silicon layer, and etching of oxidized porous silicon layer. The measurement of humidity-sensing ability was done for two type of sensors using porous silicon layer formed in 25 and 35% HF solutions, respectively. As the result, the former sensors showed larger value and variation of capacitance for the relative humidity.
전기화학적 에칭을 이용한 다공성 실리콘 이중층 형성은 초박형 태양전지 제작에서 PS layer transfer 기술을 적용하기 위한 선행 공정이다. 다공성 실리콘 층의 다공도는 전류밀도와 에칭용액 내 불산의 농도를 조절하여 제어할 수 있다. 전기화학적 에칭을 이용한 다공성 실리콘 형성을 위하여 비저항 $0.01-0.02\;{\Omega}{\cdot}cm$의 p-type (100)의 실리콘 웨이퍼를 사용하였으며, 에칭용액의 조성은 HF (40%) : $C_2H_5OH$(99 %) : $H_2O$ = 1 : 1 : 2 (volume)으로 고정하였다. PS layer transfer 기술에 사용되는 다공성 실리콘 이중층을 형성하기 위해서 에칭 도중 전류밀도를 낮은 전류밀도 조건에서 높은 전류밀도 조건으로 변환하여 low porosity layer 하부에 high porosity layer를 형성할 수 있다.
A capacitance-type humidity sensors in which porous silicon layer is used as humidity-sensing material was developed. This sensors was fabricated monolithically to be compatible with the typical IC process technology except for the formation of porous silicon layer. As the sensors is made as a mesa structure, the correct measurement of capacitance is expected because it can remove the effect of the parasitic capacitance from the bottom layer and another junctions. To do this, the sensor was fabricated using process steps such as localized formation of porous silicon, oxidation of porous silicon layer and etching of oxidized porous silicon layer. From completed sensors, capacitance response was measured on the relative humidity of 25 to 95% at room temperature. As the result the measured capacitance showed the increase over 300% at the low frequency of 120Hz, and showed little dependence on the temperature between 10 to $40^{\circ}C$.
In this paper, a novel ultraviolet sensor is presented based on a photoluminescent porous silicon. Porous silicon layer was formed by chemical etching of surface of pn junction in a $HF(48%)-HNO_3(60%)-H_20$ solution. Incident ultraviolet(UV) light is converted to visible light by photoluminescent porous silicon layer, and then this visible light generates electron-hole pairs in the pn junction, which produces a photocurrent flow through the device. In order to maximize detection efficiency, the peak sensitivity wavelength of the pn junction diode was matched with the peak wavelength of Photoluminescence from porous silicon layer. The porous silicon ultraviolet sensor showed a large output current as UV intensity increases and but very low sensitivity to visible light. The detection sensitivity of porous silicon sensor was calculated as 2.91mA/mW. These results are expected to open up a possibility that the present porous silicon sensor can be used for detecting UV light in a visible background, compared to silicon UV detectors which have an undesirable response to visible light.
Park, Jae-Hyun;Koh, Young-Dae;Ko, Young-Chun;Sohn, Hong-Lae
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제30권7호
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pp.1593-1597
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2009
A biosensor has been developed based on induced wavelength shifts in the Fabry-Perot fringes in the visible reflection spectrum of appropriately derivatized thin films of porous silicon semiconductors. Porous silicon (PSi) was generated by an electrochemical etching of silicon wafer using two electrode configurations in aqueous ethanolic HF solution. Porous silicon displayed Fabry-Perot fringe patterns whose reflection maxima varied spatially across the porous silicon. The sensor system studied consisted of a mono layer of porous silicon modified with Protein A. The system was probed with various fragments of an aqueous Human Immunoglobin G (Ig G) analyte. The sensor operated by measurement of the Fabry-Perot fringes in the white light reflection spectrum from the porous silicon layer. Molecular binding was detected as a shift in wavelength of these fringes.
The formation properties and oxidation mechanism of electrochemically oxidized porous silicon(OPS) films have been studied. To examine the humidity-sensitive properties of OPS films, surface-type and bulk-type humidity sensors were fabricated. The oxidized thickness of porous silicon layer(PSL) increases with the charge supplied during electrochemical humidity sensor shows high sensitivity at high relative humidity in low temperature. The sensitivity and linearity can be improved by optimizing a porosity of PSL. (author). refs., figs.
Porous silicon with a complex network of nanopores is utilized for photoelectrochemical energy conversion. A novel electroless Pt deposition onto porous silicon is investigated in the context of photoelectrochemical hydrogen generation. The electroless Pt deposition is shown to improve the characteristics of the PS photoelectrode toward photoelectrochemical $H^+$ reduction, though excessive Pt deposition leads to decrease of photocurrent. Furthermore, it is found that a thin layer (< 10 ${\mu}m$) of porous silicon can serve as anti-reflection layer for the underlying Si substrate, improving photocurrent by reducing photon reflection at the Si/liquid interface. However, as the thickness of the porous silicon increases, the surface recombination on the dramatically increased interface area of the porous silicon begins to dominate, diminishing the photocurrent.
Reduction of optical losses in crystalline silicon solar cells by surface modification is one of the most important issues of silicon photovoltaics. Porous Si layers on the front surface of textured Si substrates have been investigated with the aim of improving the optical losses of the solar cells, because an anti-reflection coating(ARC) and a surface passivation can be obtained simultaneously in one process. We have demonstrated the feasibility of a very efficient porous Si ARC layer, prepared by a simple, cost effective, electrochemical etching method. Silicon p-type CZ (100) oriented wafers were textured by anisotropic etching in sodium carbonate solution. Then, the porous Si layers were formed by electrochemical etching in HF solutions. After that, the properties of porous Si in terms of morphology, structure and reflectance are summarized. The structure of porous Si layers was investigated with SEM. The formation of a nanoporous Si layer about 100nm thick on the textured silicon wafer result in a reflectance lower than 5% in the wavelength region from 500 to 900nm. Such a surface modification allows improving the Si solar cell characteristics. An efficiency of 13.4% is achieved on a monocrystalline silicon solar cell using the electrochemical technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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