Формирование слоев пористого кремния и германия с металлическими наночастицами методом ионной имплантации

Разработан эффективный метод получения и исследования новых двумерных материалов, пригодных для использования в качестве солнечных элементов, состоящих из тонкопленочных слоев пористого Si и Ge с наночастицами Ag или Cu, сформированных по оригинальной технологии с применением низкоэнергетической высокодозовой имплантации ионами металла поверхности полупроводников. Достигаемое в результате проводимых исследований структурирование и порообразование поверхности полупроводников призвано служить для снижения потерь энергии из-за отражения поверхностными слоями солнечных элементов, тогда как повышение их поглощательной способности обеспечивается проявлением оптических плазмонных резонансных свойств наночастицами благородных металлов, формирование которых успешно продемонстрировано новыми результатами 2019 г. Другой не менее важный экспериментальный результат достигнут в 2019 г.: как показано проведенными исследованиями, в результате имплантации кристаллических полупроводников ионами серебра, кристаллическая структура подложек трансформируется в аморфную. Данное обстоятельство может снижать эффективность электронного транспорта и фотовольтаических свойств в аморфной среде, насыщенной структурными дефектами. При этом классическая методика термического отжига, применяемая для восстановления кристаллической структуры облучаемых материалов, не подходит в данном случае для модификации композиционных слоев, поскольку приводит к испарению серебра. Однако, как показали эксперименты, создание тонких кристаллических слоев Si и Ge с наночастицами Ag возможно при использовании комбинированных методов ионной имплантации с последующим мощным световым импульсным отжигом или ионным импульсным отжигом. Апробированный в настоящем проекте подход имеет потенциальную технологическую реализацию и может позволить существенно уменьшить толщину полупроводниковых солнечных элементов при сохранении требуемых свойств, что снизит их стоимость и позволит интегрировать тонкопленочные элементы с современными миниатюрными оптоэлектронными устройствами, и др.