GaSb电池制备和Zn在N-GaSb晶片中扩散机理的研究.pdf

中国科学技术大学
硕士学位论文
GaSb电池制备和Zn在N-GaSb晶片中扩散机理的研究
姓名:郑青贺
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:叶宏
20090601
摘要本文在调研硅电池制备工艺的基础上,根据电池制备的特殊工艺,如和最基本的工艺。为形成甆结,作者采用气相“准密封ㄊ迪諭逶K豘通过向掺杂了族元素的瓽诘睦┥ⅰN4耍髡呱杓屏死┥⑹笛橄使用纯和纯作为扩散源。对扩散后的样品进行二次离子质谱分析,得出了二次离子质谱测量以及扩散曲线的影响。经分析发现,扩散源用量对分析和实验结果有很大影响,改变用量后得到了较为理想的扩散曲线所对应的工况。计算了不同扩散曲线对应的内量子效率,计算结果表明,扩散实验得到的晶片经精确刻蚀后内量子效率可提高至%。关键词:准密封扩散曲线内量子效率气相扩散和去除杂质的重掺杂区域等,给出了详细完整的电池制备流程。崾荘绯氐暮诵慕峁梗訮结的制各是电池制备中最重要统,包括准密封箱、气路系统、加热系统等子系统。作者对向瓽诘睦┥⒐探辛耸笛檠芯亢头治觥@┥⑹笛橹校不同扩散时间和扩散温度下的杂质扩散曲线,着重研究了扩散源用量对
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第滦髀电池的基本原理年,贝克勒尔发现某些材料在曝光时可产生电流,这就是所谓光伏效应。电池由半导体材料制造而成,这种材料在低温下是绝缘体,但在有能量或热量输入时就成为了导体。一般的太阳能电池材料主要使用单晶硅、多晶硅,最近学术界研究较多的有太阳能薄膜电池、染料敏化太阳能电池和甐族化合物电池。在材料中,不同禁带宽度的材料对应的响应光谱不同,如硅电池。~和甐族电池。~主要转换太阳光中可见光部分的能量;电池。~和甐族电池,.饕W;缓外部分的能量。尽管这些材料的光谱响应不同,但基本原理是一样的。在电池中,核心结构是幔怯蒔型和桶氲继宀牧狭佣成,如图所示。嵋话愣际峭ü┥⒐ひ招纬傻模缭贜型半导体中,扩散一定的受主元素,这一扩散层就会从捅涑蒔型。对于甐族半导体材料而言,可以通过扩散族元素到掺杂了族元素的瓽子分布存在浓度梯度,桶氲继宀牧现泄5目昭ɑ嵬ü┥⒆饔昧鞫罭型半导体材料。同理,桶氲继宀牧现泄5牡缱踊嵬ü┥⒆饔昧鞫罰型半导体材料。电子或空穴离开杂质原子后,固定在晶格内的杂质原子被电离,因此在结区周围建立起一个势垒电场,该电场所在区域就是所谓的耗尽区,又称势垒势垒电场的建立会阻碍上述多数载流子区的电子和目昭的扩散运动。进入牡缱雍徒隢区的空穴在内建电场的作用下,带负电的电子受到将其拉回牧ψ饔茫绲目昭ㄔ蚴艿浇淅豍区的力作用。这种载流子在势垒电场力作用下的运动称为漂移运动。漂移流的方向与上述交界面的扩散流相反。必须指出,内建电场一建立,扩散运动和漂流运动共存,在一定的温度和光照下,这两种运动相互矛盾又相互联系地统一在一个整体内,最后达到平衡。由此可见,甆结内的内建电场对两边的多数载流子的扩散运动起到了强烈的阻挡作用,表现出很高的电阻,此处又称为阻挡层。但是崮诮ǖ绯底内获得帷5盤、筒牧狭釉谝黄鹗保捎赑结中不同区域的载流区【縪
洹八/\多一籦§§§。扩散运动方向卜内建电场方向图光子的能量破坏了晶体内的共价键,产生电子昭ǘ裕庾幽芰浚办‘对两边的少数载流子恰恰是助其漂移运动的动力。所以在崆鱿稚偈亓子时,它们会很快穿过帷9夥绯卣抢昧斯饧し⑸偈亓髯油ü齈结而发电的【俊当光照射到半导体材料上时,能量小于禁带宽度的光子与半导体间的相互作用极弱,会顺利穿透半导体;能量大于禁带宽度的光子会与形成共价键的电子相作用,用其能量破坏共价键,.,不过这些电子空穴对有可能会复合。卜一空间电荷区—/\,、,≯●÷瑌,//////,,,≯,一
之歹∞一一一一厂:一一一灰籭:⋯◆/弋我们希望有更多的光激发载流子中的少数载流子能够运动到崆ü岫云淝R饔闷频蕉苑角电子漂移到昭ㄆ频絇区外形成与崾评莸绯∠喾吹墓馍绯。坏┙油ㄍ獾缏罚词涑龅缒堋M上电极甆结下电极如图所示,①是指在电池表面被反射回去的一部分光线;②,其中大部分是吸收系数较大的短波光