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Efficient photon capture on germanium surfaces using industrially feasible nanostructure formation

机译：使用工业上可行的纳米结构形成高效的光子捕获锗表面

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Nanostructured surfaces are known to provide excellent optical properties for various photonics devices. Fabrication of such nanoscale structures to germanium (Ge) surfaces by metal assisted chemical etching (MACE) is, however, challenging as Ge surface is highly reactive resulting often in micron-level rather than nanoscale structures. Here we show that by properly controlling the process, it is possible to confine the chemical reaction only to the vicinity of the metal nanoparticles and obtain nanostructures also in Ge. Furthermore, it is shown that controlling the density of the nanoparticles, concentration of oxidizing and dissolving agents as well as the etching time plays a crucial role in successful nanostructure formation. We also discuss the impact of high mobility of charge carriers on the chemical reactions taking place on Ge surfaces. As a result we propose a simple one-step MACE process that results in nanoscale structures with less than 10% surface reflectance in the wavelength region between 400 and 1600 nm. The method consumes only a small amount of Ge and is thus industrially viable and also applicable to thin Ge layers.
机译：众所周知，纳米结构表面为各种光电子器件提供了优异的光学性能。然而，通过金属辅助化学蚀刻（MACE）在锗（Ge）表面制备这种纳米结构是一项挑战，因为锗表面具有高度的反应性，通常会产生微米级而非纳米级的结构。在这里，我们表明，通过适当控制该过程，可以将化学反应限制在金属纳米颗粒附近，并在锗中获得纳米结构。此外，研究还表明，控制纳米颗粒的密度、氧化剂和溶解剂的浓度以及蚀刻时间对成功形成纳米结构起着至关重要的作用。我们还讨论了电荷载流子的高迁移率对锗表面发生的化学反应的影响。因此，我们提出了一种简单的一步MACE工艺，可在400至1600 nm波长范围内形成表面反射率小于10%的纳米结构。该方法仅消耗少量锗，因此在工业上可行，也适用于薄锗层。

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