Способ получения пленок с @ i @ s @

 

Использование: может быть использовано при создании полупроводниковых приборов с потенциальным барьером. Сущность изобретения: осаждают CulnSe2 методом термического испарения на нагретую подложку, причем испарение проводят для получения слоя n-типа проводимости при температуре испарителя 980-1130°С и для получения слоя р-типа проводимости при 1140-1250°С, а температуру подложки поддерживают в интервале 300-400°С. Способ позволяет получать пленки ри n-типа в едином технологическом цикле. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 L 21/203

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4909135/25 (22) 07.02.91 (46) 07.04.93. Бюл. N 13 (71) Физико-технический институт им. А, Ф. Иоффе (72) Ю, В; Рудь, M. А;Магомедов И Г. А, Медведкин (56) Bougnot, S. Buchemln, М. Savelll.

Chemical Spray Pyrollsls of CulnSez thin

Films. — Solar Cells, 1986, v. 16, М 2, р.

221 — 236. M. Romeo, Н. Ganevarl, G. Sberveglieri, А.

Basio L. Zanotti. Crouth of Large — Grain

Сн!пЯе2 thin Films by Flash — Evaporation and

Sputtering. — Solar Cells, 1986, ч, 16, М 1, р.

155-164.

Изобретение относится к способам получения слоев сложных алмазоподобных полупроводниковых соединений и может быть использовано при создании полупроводниковых приборов с потенциальным барьером.

Целью изобретения является получение плбночного гомоперехода в едином технологическом цикле при высоком выходе годной продукции.

Поставленная цель достигается тем, что проводят термическое испарение CulnSez u осаждают на нагретую подложку, Испарение проводят для получения слоя п-типа проводимости при температуре 950 — 1130 С и для р-.типа проводимости при температуре

1140 — 1250 С, а температуру подложки во время процесса осаждения поддерживают в интервале 300-400 С.

На чертеже показана зависимость концентрации носителей заряда при комнатной

„„ЯЦ„„1807531 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧ Е Н ИЯ ПЛЕНОК

CulnSez (57) Использование: может быть использовано при создании полупроводниковых приборов с потенциальным барьером.

Сущность изобретения: осаждают CulnSez методом термического испарения на нагретую подложку, причем испарение проводят для получения слоя п-типа проводимости при температуре испарителя 980 — 1130 С и для получения слоя р-типа проводиМости при 1140 — 1250 С, а температуру подложки поддерживают в интервале 300 — 400 С, Способ позволяет получать пленки р- и и-типа в едином технологическом цикле. 1 ил. температуре в однородных плбнках Си! п$е2 . оттемпературы испарения, где 1 — концентрация электронов, 2 — концентрация дырок в плбнках CulnSe2.

В основу изобретения положено влияние, поясняемое чертежом, Сущность явления состоит в том, что при изменении всего одного параметра, а именно температуры испарения исходного вещества CulnSe2, происходит закономе рное изменение концентрации носителей заряда.

Эта закономерность, а также возможность в процессе испарения экспрессно изменять . температуру испарения как раз и явились физической основой процесса, позволяющего в едином технологическом цикле обеспечить выращивание пленочного гомоперехода при высоком, выходе годной продукции, При этом можно легко контролировать очербдность следования плбнок различного типа проводимости.

1807531

Эффекты напыления пленок и конверсии наступают при любом значении температуры подложек из укаэанного выше интервала. Пределы температур испарения при получении вещества и- и р-типа прово- 5 димости определяются соотношением концентраций образующихся в пленках

CulnSez доноров и акцепторов. При T„ниже

1130 С в пленках доминируют доноры, которые, по-видимому, являются вакансиями 10 в подрешетке селена, тогда как при Т выше

1140 С в пленках CulnSez доминируют, вероятно, вакансии в подрешетках меди или индия, которые являются акцепторами, Нижний предел температуры испарения 15

Ти = 980 С вытекает из требования обеспечить достаточную скорость осаждения однофазного вещества, Верхний предел Т, = 1250 С определяется термической стабильностью ячейки. Во время испарения температура 20 подложки Т из интервала 300 — 400 С обеспечивает получение однофазных пленок

CulnSez со структурой халькопирита. При выходе температуры подложки за эти пределы наблюдается образование многофаз- 25 ных систем и положительный эффект, вызванный изменением Т исчезает.

Рассмотрим существенность отличительных признаков заявленного решения.

Как было установлено впервые авторами за- 30 явки, концентрация и тип носителей заряда пленок CulnSez связаны однозначно со значением температуры испарения при фикси-. рованном значении температуры подложки из интервала 300-400 С, Ранее зависимость 35 концентрации и типа носителей в пленках

CulnSez от.Ти не была известна. Таким образом, предлагаемое решение отвечает критерию изобретения "существенные отличия".

Р-тип проводимости в пленках достига- 40 ется, если T = 1140 — 1250 С. Если испарение вести при T> < 1140 С, то р-тип проводимости изменяется на и-тип. а при T> > 1250 С наблюдается образование многофазных продуктов осаждения без достаточной 45 однородности по площади и низкого качества, т,е. нет воспроизводимости в свойствах пленки. Все это справедливо при Тл = 300430 С, а если установить Tn < 300 С, или

Тл > 400 С, то опять-таки наблюдается об- 50 разование в плбнках нескольких фаз и величина проводимости плбнок становится не воспроизводимой величиной;

Для получения пленок вещества и-типа проводимости необходимо поддержание 55 значения Ти = 980-1130 С при Т„= 300-400 С во время испарения. Действительно, если

Ти > 1130 С при Тл = 300-400 С, то мы начинаем получать пленку р-типа и, следовательно, цель не достигается. В случае Ти < 980 С и Tn = 300 — 400"С, процесс образования пленки и-типа нарушается, так как она.становится неоднофаэной и неоднородной, Что касается значений Т, < 300 С и Tn > 400 C при

Т = 980-1130 С, то процесс образования пленок n — CulnSez становится невоспроизводимым из-за их неоднофазности и неоднородности.

Способ реализуется следующим образом, Для нанесения слоев CuinSez на подложки из оптического стекла применялась вакуумная напылительная система на основе УВН вЂ” 71M. Порошкообраэный Сы!п$е (2 — 4 r.) помещают в графитовую ячейку с молибденовым нагревателем, обеспечивающим при токах до 200А температуру испарения Ти до 1300 С, Осаждение продуктов испарения проводилось через маски на нагреваемую с помощью печи сопротивления (рабочий ток не более 2А) подложку с температурой Тп до 700 С. Величины Ти и Тп во время процесса поддерживались с точностью не ниже ч-0,5 С с помощью системы терморегулирования, Температура (T, Тл) измерялась с помощью платина-платинородиевых термопар, показания которых регистрировались на ленте самопишущего потенциометра типа ЭПП, После загрузки

CulnSez в ячейку установка вакуумируется (10 -10 мм рт.ст.) и с помощью системы терморегулирования устанавливают необходимые значения Ти и Тл, после чего открывается экран и происходит осаждение вещества определенного, например, р-типа проводимости, Контроль времени осаждения определяет толщину пленки р-типа, Затем при постоянном значении Тл производят установку такого значения Ти, когда осаждается пленка п-типа проводимости, После завершения напыления пленки и-типа на пленку р-типа подложка с напыленными продуктами закрывается заслонкой и выключается питание печей испарителя и подложки, т,е. происходит снижение температуры подложки до комнатной. Затем установка разгерметизируется и полученная гомопереходная структура снабжается омическими контактами, Практическая реализация способа представлена в следующих примерах.

Пример 1. Получение пленки р-типа проводимости вели при Ти = 1150 С и Tn = 350 С, За время испарения = 20 мин осаждается пленка р-типа толщиной d 1,2 мкм, Затем устанавливается Ти = 1000 С при Tn = 350 С и в течение г= 25 мин оСаждается пленка п-типа толщиной d0,8 мм, После проведения процесса пленочн",ÿ

1807531

Формула изобретения

Ф ю $9 ц 0 7 о х

И 0?5

- Теь.п:-,.атура источни;;а, Ч:

Составитель Ю. Рудь

Техред М,Моргентал Корректор Н. Гунько

Редактор

Заказ 1383 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская нэб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 структура снабжалась омическими контактами, Как показали измерения, гомопереходная структура обнаруживает выпрямление К10 г при напряжении U 1 В (Т = 300 С) и фотонапряжение холостого хода Uxх 0,1 В. Пред-, ставленный режим является полностью воспроизводимым. Следовательно, получение пленки по указанному режиму обеспечивает выращивание в едином технологическом цикле с полным выходом годной продукции плбночных гомопереходов иэ CulnSez.

Пример 2. Получение пленки р-типа вели при Т = 1180 С и Тл = 300 С. За время испарения 20 мин образуется пленка толщиной d 1 мкм, Затем устанавливают

Ти = 1000 С и Тл = 300 С и в течение 30 мин осаждают пленку и-типа толщиной d 0,8 мкм. Полученная в таком режиме и — р-структура обладает выпрямлением 10 и фотоэ напряжением 0,1 В, Режим позволяет воспроизводимо получать п-р-переходы, Пример 3. Получение плбнки р-типа вели при Ти = 1200 С и Тл = 400 С. Испарение в течение 20 мин приводит к осаждению плбнки толщиной d 1,8 мкм. После этого устанавливают Ти = 980" С и Тп = 400 C.

Осаждение в течение т= 40 мин. позволяет получать пленку и-типа толщиной d 0,4 мкм. Все созданные в таком режиме и-р5 структуры обладают выпрямлением 10 и

2 фотонапряжением - 0,1 В.

Решение проблемы получения и — р-гомопереходов иэ CulnSez открывает возможность создания эффективных тонкопленочных coll10 нечных преобразователей для нужд наземной фотоэнергетики массового применения.

15 Способ получения пленок CulnSez, включающий осаждение CulnSez методом термического испарения на нагретую подложку, отличающийся тем. что, с целью получения пленок р- и и-типа в едином тех20 нологическом цикле, испарение проводят для получения слоя и-типа проводимости при температуре испарителя 980 — 1130"С и для получения слоя р-типа проводимости— при 1140 — 1250 С, а температуру подложки

25 поддерживают в интервале 300-400 Ñ.