Im Projekt PoRr wurde ein spezieller Lichtsensor entwickelt, der besonders präzise arbeitet und dabei störende Lichtreflexionen minimiert. Eine spezielle Oberflächenstruktur verändert das Reflexionsverhalten und ermöglicht den Aufbau von Detektorbaugruppen mit Lichtfalle. Diese weisen gegenüber Aufbauten ohne Oberflächenstrukturierung deutlich verbesserte Kennwerte auf. Die optimierten Lichtfallen zeigen eine höhere Gesamtsensitivität bei gleichzeitiger Verringerung der Rückreflektion um rund 15%.
Ein Schwerpunkt lag in der Entwicklung eines technologisch kompatiblen Verfahrens zur Erzeugung einer mikro-texturierten Oberfläche, welche als Lichtfalle wirkt und neben den angestrebten optischen Eigenschaften auch die Weiterverarbeitung zu aktiven Photodioden erlaubt. Hierzu wurden verschiedene nasschemische und Plasma-gestützte Ätzverfahren erprobt und damit behandelte Silizium-Waferoberflächen zu Photodioden weiterverarbeitet. Neben der angestrebten Reflexionsreduzierung zeigen die hergestellten Photodioden im visuellen Spektralbereich eine gegenüber unstrukturierten Photodioden erhöhte Sensitivität.
Eigens entwickelte Messplätze ermöglichen die Erfassung der Anteile der Gesamtreflexion (spekular und diffus) bei verschiedenen Wellenlängen sowie die Erfassung der Winkelverteilung desreflektierten Lichtes bei verschiedenen Einfallswinkeln (Azimut und Neigung). Der mechanische Aufbau und die realisierte Ansteuerung mit Benutzeroberfläche ermöglicht reproduzierbare Messungen von Proben mit verschiedenen Winkelauflösungen.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden im Forschungsprojekt „Photodioden ohne Rückreflexion“ (PoRr) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
FKZ: 49MF210111
