СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaInAsSb Российский патент 2023 года по МПК H01L31/18 

Описание патента на изобретение RU2805140C1

Способ относится к области создания полупроводниковых приборов и может быть использован для получения фотоэлектрических приемников, способных эффективно преобразовывать тепловое, лазерное и солнечное (в составе каскадных элементов) излучение инфракрасного диапазона.

Использование четверных соединений GaInAsSb позволяет увеличить эффективность термофотоэлектрических (ТФЭ) систем при пониженных (1000-1100°С) температурах источника излучения. Низкие температуры, в свою очередь, повышают экологическую безопасность, стабильность и срок эксплуатации ТФЭ-системы. Преобразование лазерного излучения требует точного согласования рабочей длины А волны фотоприемника и источника. Приемник на основе GaInAsSb преобразует падающее монохроматическое излучение с длиной волны λ=1700-2100 нм. В составе каскадных солнечных элементов, например, с верхним преобразователем на основе GaSb, GaInAsSb может служить нижней (узкозонной) ступенью.

Выбор эпитаксии из жидкой фазы как технологического метода получения гетероструктур GaInAsSb/GaSb обусловлен простотой оборудования и управления осаждением слоев, низкой стоимостью технологических процессов и обслуживания установки.

Известен способ формирования фотоэлектрического преобразователя теплового излучения с гетероструктурой на основе GaxIn1-xAsySb1-y (см. CN101521238, H01L 31/042, H01L 31/072, H01L 31/0304, H01L 31/02, H01L 31/0224, опубл. 02.09.2009), включающий химическое осаждение из металлоорганических соединений (МОГФЭ) и предусматривающий последовательный рост на подложке n-GaSb тыльного потенциального барьера n+-GaSb (легированного до n=1018-1020 см-3, толщиной d=0,1-0,2 мкм); активного слоя n1-Gax1In1-x1Asy1Sb1-v1; формирующего p-n-переход слоя p2-Gax2In1-x2Asy2Sb1-y2; широкозонного окна p3-Gax3In1-x3Asy3Sb1-y3 и подконтактного слоя p+-GaSb (р=1018-1020 см-3, d=0,1-0,2 мкм). При этом ширина запрещенной зоны Eg и состав изопериодных твердых растворов (слои 1-3) составляют:

а уровни легирования и толщины соответствуют: n1=5 1016-1017 см-3, р2=1016-1017 см-3, р3=1018-1019 см-3, d1=0,2-0,5 мкм; d2=3-6 мкм; d3=0,1-0,2 мкм.

Кристаллизацию твердых растворов (слоев 1-3) осуществляют при температуре 560°С, слоев антимонида галлия - при 580°С. МОГФЭ-процесс проводят с использованием триметилгаллия (температура источника -12°С), триметилиндия (17°С), триметилсурьмы (-10°С), десятипроцентного арсина, а также водорода в качестве газа-носителя. Для донорного и акцепторного легирования применяют диэтилселен и диэтилцинк, соответственно. Эпитаксиальный рост осуществляют на легированной теллуром подложке n-GaSb ориентации (100) толщиной, например, 500 мкм. Возможная подготовка подложки включает обработку в смеси азотной, соляной и уксусной кислот (соответственно 1 мл:10 мл:50 мл) в течение 10 минут, промывку деионизированной водой с последующей сушкой газообразным азотом. Фронтальную контактную сетку преобразователя формируют на основе Au-Pd (50 nm)/Au (200 nm) на этапе постростовой обработки. Тыльный контакт изготавливают напылением Au-Ge-Ni (40 нм)/Au (250 нм).

Недостатком известного способа является технологическая сложность получения многослойной изопериодной структуры, высокая токсичность используемых в методе МОГФЭ газов, слабое легирование эмиттерной области, приводящее к росту последовательного сопротивления, и глубокий для фотоэлектрического преобразователя p-n-переход (3-6 мкм).

Известен способ изготовления фотодетектора методом жидкофазной эпитаксии (см Т.Т. Piotrowski, A. Piotrowska, Е. Kaminska, K. Golaszewska, Е. Papis, М. Piskorski, J. Pawluczyk. Advanced GaSb/InGaAsSb/AlGaAsSb 2-2.4μm photovoltaic detectors. MRS Proceedings, 1999, 607. DOI: 10.1557/proc-607-89), предусматривающий последовательное осаждение на подложке n-GaSb при постоянном охлаждении нелегированного слоя n-Ga0.77In0.23As0.18Sb0.82 толщиной d=2,4 мкм и концентрацией носителей n=3⋅1016 см-3 (температура роста 593°С, скорость охлаждения 0,5°С/мин), а также легированного германием слоя широкозонного окна (d=1,8 мкм, n=1⋅1018 см-3, температура роста 592°С, скорость охлаждения 0,5°С/мин). При этом перед эпитаксией подложки подвергают обезжириванию в горячих органических растворителях и последовательному травлению в HCl+HNO3=30+1, Т=5°С и в 5% HCI. Подложка имеет ориентацию (100) и легирована до уровня n=5⋅1017 см-3.

Недостатком известного способа является рост в режиме быстрого охлаждения, приводящий, в отличие от изотермического режима, к смещению фазовых равновесий, так как по мере охлаждения меняется не только состав, но и период кристаллической решетки, что вызывает появление упругих напряжений. Другой недостаток способа - совмещение p-n-перехода и гетерограницы при достаточно большом рассогласовании слоев Δа/а=(1-1.6)⋅10-3. Кроме того, полученный известным способом преобразователь характеризуется избыточной толщиной широкозонного оптического окна, что снижает эффективность преобразования, и отсутствием фронтального контактного слоя, что осложняет формирование металлизации к содержащему алюминий слою.

Известен способ изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе GaInAsSb (см. C.W. Hitchcock, R.J. Gutmann, Н. Ehsani, I.B. Bhat, C.A. Wang, M.J. Freeman, G.W. Charache. Ternary and quaternary antimonide devices for thermophotovoltaic applications. Journal of Crystal Growth 195, 1998, 363-372), эпитаксией из жидкой фазы. Способ включает осаждение на подложке n-GaSb (100) базового и эмиттерного слоев толщиной соответственно 2 мкм и 4 мкм, при этом гомогенизацию расплава проводят в течение часа при температуре 560°С, эпитаксиальный рост при Т=530°С, переохлаждение относительно ликвидуса составляет 2°С, а скорость кристаллизации GaInAsSb - 0,5 мкм/мин. Состав активной области с Eg~0,57 эВ задает пик и край поглощения соответственно при λ=2150 нм и λ=2250 нм.

Недостатком известного способа является отсутствие в структуре фотоэлектрического преобразователя, получаемого известным способом, широкозонного оптического окна и ухудшение качества кристаллического совершенства GaInAsSb при росте вблизи области несмешиваемости в условиях пониженных температур, что определяет низкий внешний квантовый выход Qext преобразователя (Qext=0.22 при λ=2000 нм). Кроме того, низкая температура гомогенизации уменьшает растворимость мышьяка в расплаве при его введении из навески InAs, что может вызвать изменение состава жидкой фазы. Предельно малое переохлаждение расплавов относительно ликвидуса (2°С) при погрешностях в определении температуры или использовании некалиброванных термопар может вызывать подрастворение подложки, нерезкую гетерограницу и непланарность слоя.

Известен способ изготовления фотоэлектрического преобразователя теплового излучения на основе (см. M.W. Dashiell, J.F. Beausang, Н. Ehsani et al. Quaternary InGaAsSb Thermophotovoltaic Diodes. IEEE Transactions on electron devices, vol. 53, no. 12, 2006, pp. 2879-2891). Способ предусматривает последовательный рост методом МОГФЭ на подложке p-GaSb тыльного потенциального барьера на основе p+-GaSb или AlGaAsSb, базового слоя p-GaInAsSb (d=3-5 мкм, Eg~0,52 эВ, р=5⋅1017 см-3), слоя эмиттера n-GaInAsSb (d=0,2-1,0 мкм, Eg~0,53 эВ), широкозонного оптического окна n+-GaSb или AlGaAsSb (Eg~1 эВ), контактного слоя n+-GaSb. Мелкий фронтальный контакт к n-типу создавали на основе Pd/Ge/Au, например, последовательным нанесением пленок Pd/Ge/Au/Pt/Au толщиной 70 Å/560 Å/230 Å/480 Å/2000 Å, соответственно, и вжиганием в течение 60 секунд при температуре ~270-280°С.

Недостатком известного способа является технологическая сложность получения структуры и высокая токсичность используемых в методе МОГФЭ газов.

Известен способ изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе GaInAsSb (см. CN105990463, МПК H01L 31/0224, H01L 31/02, H01L 31/18, опубл. 05.10.2016), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип.Способ включает выращивание жидкофазной эпитаксией на подложке из GaSb n-типа проводимости с концентрацией донорной примеси (2-6)⋅1017 ат/см3 и ориентацией (100) слоя из n-GaInAsSb толщиной (3-5) мкм, n=(2-4)⋅1017 ат/см3; последующую мелкую диффузию из источника Zn-Ga-In по всей поверхности слоя GaInAsSb для формирования p-n-перехода с концентрацией р<1019 ат/см3; глубокую локальную диффузию из источника Zn-As-Sb для формирования слоя с р>1019 ат/см3 через маску Si3N4 толщиной 200 нм, которая одновременно является просветляющим покрытием; защиту лицевой поверхности структуры фоторезистом и травление паразитной, сформированной в процессе диффузий, р-области с тыльной поверхности подложки; напыление фронтального и тыльного металлических контактов на основе Ti-50 нм/Pt-50 нм/Au-250 нм и Au-50 нм/Ge-150 нм/Au-100 нм, соответственно.

Недостатком известного способа-прототипа является невозможность формирования p-n-перехода в GaInAsSb в одном ростовом процессе, большое число операций технологического цикла, а также отсутствие широкозонного оптического окна, снижающего скорость поверхностной рекомбинации, коэффициент отражения в области фоточувствительности и повышающего в итоге эффективность преобразователя. Способ-прототип имеет малый потенциал для оптимизации просветляющего покрытия под длину волны Л падающего излучения, поскольку оно должно одновременно обеспечивать минимальное отражение в рабочем диапазоне длин волн, барьер цинку и термостойкость при диффузии. Толщина Si3N4 менее 200 нм недопустима из-за возрастания проницаемости и пористости, то есть ухудшения защитных свойств покрытия. Кроме того, фронтальный металлический контакт имеет толщину, недостаточную для сильноточных приборов.

Задачей настоящего изобретения являлась разработка более простого способа изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе GaInAsSb, который бы обеспечивал высокую спектральную чувствительность в диапазоне длин волн λ=0,8-2,2 нм.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе GaInAsSb включает формирование на подложке GaSb n-типа проводимости базового слоя GaInAsSb n-типа проводимости жидкофазной эпитаксией, эмиттерного слоя р-типа проводимости, сплошного тыльного металлического контакта и полоскового фронтального металлического контакта. Новым в способе является то, что эмиттерный слой выращивают последовательно с базовым слоем жидкофазной эпитаксией из сурьмянистых растворителей в изотермическом режиме при температуре (595-605)°C с пересыщением расплавов на (4-9)°С, при этом выращивают базовый слой где х=0,8-0,99, а y=0,18-0,01, с концентрацией донорной примеси (4-9)⋅1017 ат/см3 толщиной (1-5) мкм, а эмиттерный слой где х=0,8-0,99, а y=0,18-0,01, с концентрацией акцепторной примеси (1-5)⋅1018 ат/см3 выращивают толщиной 0,5-1,5 мкм.

Полученный настоящим способом фотоэлектрический преобразователь может быть эффективно использован для преобразования излучения инфракрасного диапазона.

Могут быть выращены базовый слой и эмиттерный слой где х=0,8-0,9, а y=0,18-0,09 для преобразования теплового излучения в термофотоэлектрических системах.

Могут быть выращены базовый слой и эмиттерный слой где х=0,87-0,99, а y=0,12-0,01 для преобразования лазерного излучения с длиной волны 1700-2100 нм.

Могут быть выращены базовый слой и эмиттерный слой где х=0,86, а y=0,13 для преобразования солнечного излучения в качестве нижней (узкозонной) ступени.

На эмиттерном слое может быть выращен слой p-GaSb широкозонного оптического окна с концентрацией акцепторной примеси р=5⋅1018-1⋅1019 ат/см3 толщиной не более 0,5 мкм.

Важным преимуществом настоящего способа является относительная простота фотоэлементной структуры и минимальное количество операций технологического цикла. Используемый изотермический режим роста обеспечивает постоянство состава и кристаллической решетки сопрягаемых слоев GaInAsSb. За счет уменьшения температуры роста до (595-605)°С возрастает устойчивость подложки к подрастворению, изменяющему состав жидкой фазы, снижается скорость осаждения и достигается воспроизводимый рост тонкого окна p-GaSb, а следовательно, обеспечивается высокая фоточувствительность структуры и малые потери на поглощение. Дальнейшее снижение температуры роста ограничено расширением зоны несмешиваемости в системе твердых растворов GaInAsSb.

Состав четверного твердого раствора определяется условием согласования периода решетки с таковым для подложки GaSb и назначением фотоэлектрического преобразователя (в термофотоэлектрических, лазерных или солнечных системах).

Оптимальными для использования в низкотемпературных (экологически безопасных и наиболее стабильных) термофотоэлектрических генераторах являются твердые растворы с шириной запрещенной зоны Eg~0,5-0,6 эВ. Для изопериодных с подложкой GaSb материалов этому требованию удовлетворяют составы с х=0,8-0,9 и y=0,18-0,09.

Для эффективного преобразования лазерного излучения требуется согласование длины волны λ фотоприемника и источника. В частности, для лазеров с λ=1700-2100 нм рекомендован рост твердых растворов с Eg=0,59-0,72 эВ. Для изопериодных с подложкой GaSb материалов этому требованию удовлетворяют составы с x=0,87-0,99 и y=0,12-0,01. Разрабатывать преобразователи лазерного излучения для λ<1700 нм не целесообразно, так как на этом участке спектра более эффективны преобразователи на основе GaSb.

Для преобразования солнечного излучения в составе каскадных фотоэлементов (например, с верхним преобразователем на основе GaSb) заявляемая структура может служить нижней (узкозонной) преобразовательной ступенью. Ширина запрещенной зоны Eg и состав в этом случае составляют, соответственно, Eg~0,58 эВ, х=0,86 и y=0,13.

В настоящем изобретении легирование базового слоя n-GaInAsSb проводится до уровня (4-9)⋅1017 ат/см3. При концентрации легирующей примеси в базовом слое меньше 4⋅1017 ат/см3 увеличивается вероятность образования р-типа электропроводности. При концентрации легирующей примеси в базовом слое больше 9⋅1017 ат/см3 возрастают токи утечки, что приводит к снижению напряжения холостого хода фотоэлектрического преобразователя.

Для легирования базового слоя может использоваться теллур. Для более управляемого и воспроизводимого процесса рекомендовано легирование путем введения в расплав PbTe, SnTe или других соединений, повышающих массу навесок и облегчающих дозирование лигатуры.

К толщине базового слоя не предъявляют особых требований, за исключением ее минимального (~1 мкм) значения, обеспечивающего удаление p-n-перехода от гетерограницы с подложкой. Толщина эмиттерного слоя p-GaInAsSb задает глубину залегания p-n-перехода. Уменьшение толщины эмиттерного слоя приводит к повышению тока короткого замыкания преобразователя. Таким образом, толщины базового и эмиттерного слоев могут варьироваться в диапазоне (1,0-5,0) мкм и (0,5-1,5) мкм, соответственно. Толщина слоя широкозонного окна должна быть не более 0,5 мкм (эффективность преобразования излучения в коротковолновой области растет с уменьшением его толщины).

Эмиттерный слой p-GaInAsSb и широкозонное оптическое окно p-GaSb легируют до уровня р=(1-5)⋅1018 ат/см3 и р=(5⋅1018-1⋅1019) ат/см3, соответственно. Легирование р-слоев может быть выполнено с использованием германия.

Эпитаксиальное выращивание базового слоя n-GaInAsSb можно проводить из растворов-расплавов на основе Sb. Использование индия или галлия в качестве растворителя при гетероэпитаксии твердых растворов GaInAsSb приводит к интенсивному подрастворению подложки GaSb при температуре ликвидуса раствора-расплава. Для уменьшения эрозии подложки требуется существенное начальное переохлаждение расплава, что может служить причиной спонтанного зародышеобразования в объеме жидкой фазы. В этом случае процесс кристаллизации на подложке становится практически неуправляем по составу осаждаемого эпитаксиального слоя. Подложка InAs, которая имеет близкий к GaSb период решетки, обладает еще меньшей термодинамической устойчивостью при контакте с расплавами, равновесными твердым растворам вблизи GaSb угла диаграммы составов.

Настоящий способ поясняется чертежом, где показана последовательность слоев фотоэлектрического преобразователя.

Фотоэлектрический преобразователь содержит полупроводниковую подложку 1 из GaSb n-типа проводимости с концентрацией донорной примеси 1017-1019 ат/см3 и ориентации (100); эпитаксиальный базовый слой 2 из толщиной (1-5) мкм с концентрацией донорной примеси (4-9)⋅1017 ат/см3; эпитаксиальный эмиттерный слой 3 из толщиной (0,5-1,5) мкм с концентрацией акцепторной примеси (1-5)⋅1018 ат/см3; верхний эпитаксиальный слой 4 широкозонного оптического окна из p-GaSb с концентрацией акцепторной примеси 5⋅1018-1⋅1019 ат/см3 толщиной 0,5 мкм и менее, сплошной тыльный омический контакт 5 и полосковый фронтальный омический контакт 6, разделительную мезу 7 и антиотражающее покрытие 8.

Настоящий способ изготовления фотопреобразователя предусматривает эпитаксиальное выращивание гетероструктуры, например, в изотермическом режиме методом ступенчатого охлаждения жидкой фазы. Изотермичность процесса обеспечивает постоянство состава эпитаксиального слоя. Величина переохлаждения расплава при осаждении слоев может варьироваться в пределах от (4-9)°С, в зависимости от состава исходной шихты. Переохлаждение в 10°С близко к критическому, приводящему к спонтанной кристаллизации в жидкой фазе и, следовательно, изменению состава осаждаемого слоя.

Эпитаксиальное выращивание может быть осуществлено в графитовой кассете, например, слайдерного типа в кварцевом проточном реакторе в атмосфере очищенного водорода.

Выбор температуры роста (595-605)°С ограничен существованием области несмешиваемости, а также снижением скорости роста слоев для повышения воспроизводимости их толщин.

Для увеличения растворимости мышьяка и ускорения растворения компонентов шихты температура гомогенизации расплава должна быть существенно повышена относительно температуры роста. С другой стороны, длительная выдержка при температуре, близкой к температуре плавления подложки, ухудшает ее поверхность. Рекомендована предельная температура гомогенизации 650°С и длительность не более часа. При сокращении времени гомогенизации до 30 минут возможно увеличение температуры до 670°С.

Толщина слоев при фиксированном времени осаждения возрастает пропорционально начальному пересыщению жидкой фазы. В типичных режимах эпитаксии (переохлаждение относительно температуры ликвидуса ~5°С) за время 30 секунд формировался слой GaInAsSb толщиной d~1,5 мкм. В приближении полубесконечной жидкой фазы толщина слоя пропорциональна квадратному корню времени Проста:

Осаждение тонкого слоя широкозонного окна p-GaSb может производиться в процессе непрерывного слайдирования (то есть протаскивания) подложки с твердым раствором GaInAsSb относительно расплава Ga-Sb, обогащенного сурьмой и переохлажденного относительно температуры ликвидуса примерно на 5°С. Верхний тонкий широкозонный слой p-GaSb может отсутствовать или быть заменен на AlGaAsSb.

Пример 1. При изготовлении приемника инфракрасного излучения в термофотоэлектрических системах на подложке n-GaSb (5⋅1017 ат/см-3) методом жидкофазной эпитаксии из обогащенных сурьмой расплавов с использованием графитовой кассеты слайдерного типа кристаллизовали базовый и эмиттерный слои с Eg=0,56 эВ. Температура и время гомогенизации составляли 650°С и 55 минут. Расплав приводили в соприкосновение с подложкой в изотермическом режиме при 600°С. При переохлаждении относительно температуры ликвидуса ~ 5°С время роста базового и эмиттерного слоев составляло, соответственно, 60 секунд и 10 секунд. Осаждение широкозонного оптического окна производили методом слайдирования относительно пересыщенного на 5°С раствора-расплава Ga-Sb. Толщины базового, эмиттерного и широкозонного слоев составляли, соответственно, 2,5 мкм, 0,8 мкм и 0,3 мкм. Преобразователь характеризуется высокой спектральной чувствительностью в длинноволновой области спектра вплоть до 2200 нм. В широком спектральном диапазоне численное значение внешней квантовой эффективности находится на уровне 75-80%.

Пример 2. При изготовлении преобразователя лазерного (λ=1900 нм) излучения на подложке n-GaSb (1⋅1018 ат/см-3) стандарта «epi-ready» методом жидкофазной эпитаксии из обогащенных сурьмой расплавов кристаллизовали базовый и эмиттерный слои с Eg=0.65 эВ. При переохлаждении относительно температуры ликвидуса ~ 5°С время роста базового и эмиттерного слоев составляло, соответственно, 60 секунд и 20 секунд. Осаждение широкозонного оптического окна производили методом слайдирования относительно пересыщенного на 5°С раствора-расплава Ga-Sb. Толщины базового, эмиттерного и широкозонного слоев составляли, соответственно, 2,5 мкм, 1,3 мкм и 0,4 мкм. Температура и время гомогенизации составляли, соответственно, 670°С и 30 минут. Спектральная чувствительность преобразователя при длине волны лазерного излучения 1900 нм составляет 1.1 А/Вт.

Похожие патенты RU2805140C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaInAsSb 2023
  • Сорокина Светлана Валерьевна
  • Хвостиков Владимир Петрович
  • Васильев Владислав Изосимович
RU2813746C1
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2015
  • Андреев Вячеслав Михайлович
  • Левин Роман Викторович
  • Пушный Борис Васильевич
RU2605839C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaSb 2014
  • Андреев Вячеслав Михайлович
  • Хвостиков Владимир Петрович
  • Сорокина Светлана Валерьевна
  • Хвостикова Ольга Анатольевна
  • Потапович Наталия Станиславовна
RU2575972C1
КАСКАДНЫЙ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2008
  • Андреев Вячеслав Михайлович
  • Калюжный Николай Александрович
  • Лантратов Владимир Михайлович
  • Минтаиров Сергей Александрович
  • Емельянов Виктор Михайлович
RU2382439C1
МНОГОПЕРЕХОДНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2010
  • Андреев Вячеслав Михайлович
  • Калюжный Николай Александрович
  • Лантратов Владимир Михайлович
  • Минтаиров Сергей Александрович
  • Гудовских Александр Сергеевич
RU2442242C1
ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2016
  • Андреев Вячеслав Михайлович
  • Калюжный Николай Александрович
  • Минтаиров Сергей Александрович
RU2646547C1
МНОГОСЛОЙНЫЙ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2008
  • Андреев Вячеслав Михайлович
  • Калюжный Николай Александрович
  • Лантратов Владимир Михайлович
  • Минтаиров Сергей Александрович
RU2364007C1
ЧЕТЫРЕХПЕРЕХОДНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ 2015
  • Торопов Алексей Акимович
  • Сорокин Сергей Валерьевич
  • Климко Григорий Викторович
  • Европейцев Евгений Андреевич
  • Иванов Сергей Викторович
RU2610225C1
СИСТЕМА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2010
  • Андреев Вячеслав Михайлович
  • Потапович Наталья Станиславовна
  • Сорокина Светлана Валерьевна
  • Хвостиков Владимир Петрович
RU2413334C1
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ABC , СФОРМИРОВАННЫХ НА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ 2015
  • Мухин Иван Сергеевич
  • Кудряшов Дмитрий Александрович
  • Можаров Алексей Михайлович
  • Большаков Алексей Дмитриевич
  • Гудовских Александр Сергеевич
  • Алферов Жорес Иванович
RU2624831C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 805 140 C1

Реферат патента 2023 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaInAsSb

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов. Способ изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе GaInAsSb включает последовательное осаждение на подложку n-GaSb слоев n-GaInAsSb, p-GaInAsSb и p-GaSb в изотермическом режиме жидкофазной эпитаксией с толщинами слоев, соответственно, 1-5 мкм, 0,5-1,5 мкм и ≤0.5 мкм, с уровнем их легирования соответственно n=(4-9)⋅1017 ат/см3, p=(1-5)⋅1018 ат/см3 и р=(5⋅1018-1⋅1019) ат/см3. Ширина запрещенной зоны и составы твердых растворов GaInAsSb определяются назначением структуры, типом инфракрасного излучения и его длиной волны. Изобретение обеспечивает более простое изготовление фотоэлектрического преобразователя высокой спектральной чувствительности в диапазоне длин волн λ=0,8-2,2 нм. 4 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 805 140 C1

1. Способ изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе GaInAsSb, включающий формирование на подложке GaSb n-типа проводимости базового слоя GaInAsSb n-типа проводимости жидкофазной эпитаксией, эмиттерного слоя р-типа проводимости, сплошного тыльного металлического контакта и полоскового фронтального металлического контакта, отличающийся тем, что эмиттерный слой выращивают последовательно с базовым слоем жидкофазной эпитаксией из сурьмянистых растворителей в изотермическом режиме при температуре (595-605)°C с пересыщением расплавов на (4-9)°С, при этом выращивают базовый слой где х=0,8-0.99, а y=0,18-0.01, с концентрацией донорной примеси (4-9)⋅1017 ат/см3 толщиной (1-5) мкм, а эмиттерный слой где х=0,8-0,99, а у=0,18-0,01, с концентрацией акцепторной примеси (1-5)⋅1018 ат/см3 выращивают толщиной 0,5-1,5 мкм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выращивают базовый слой и эмиттерный слой где х=0,8-0,9, а y=0,18-0,09.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выращивают базовый слой и эмиттерный слой где х=0,87-0,99, а y=0,12-0,01.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выращивают базовый слой и эмиттерный слой где х=0,86, а y=0,13.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на эмиттерном слое выращивают слой p-GaSb широкозонного оптического окна с концентрацией акцепторной примеси р=5⋅1018-1⋅1019 ат/см3 толщиной не более 0,5 мкм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2805140C1

CN 105990463 A, 05.10.2016
CN 105355698 B, 29.09.2017
CN 104638060 B, 06.03.2018
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОДОВ СРЕДНЕВОЛНОВОГО ИК ДИАПАЗОНА СПЕКТРА 2016
  • Ильинская Наталья Дмитриевна
  • Матвеев Борис Анатольевич
  • Ременный Максим Анатольевич
  • Усикова Анна Александровна
RU2647979C1
Пила для дакриоцисториностомии 1956
  • Дибобас Ю.А.
SU106443A1
US 9065006 B2, 23.06.2015.

RU 2 805 140 C1

Авторы

Васильев Владислав Изосимович

Сорокина Светлана Валерьевна

Хвостиков Владимир Петрович

Даты

2023-10-11Публикация

2023-04-19Подача