硅上多晶磷化銦的生長和表征

磷化銦 PH3 -膦 In2O3-氧化銦 銦 氫氧化銦 三氯化銦 CH3COOH-乙酸 H2O-水 二氧化碳-二氧化碳 硅硅 鹽酸 銦(CH3CO)3-乙酸銦 H2-氫 x光衍射

摘要

本文介紹了一種以In2O3或In為中間體，在硅片上直接合成多晶InP的方法。用粉末x光衍射分析了中間體和最終多晶磷化銦的晶體質(zhì)量和轉(zhuǎn)化率。根據(jù)中間材料的類型和襯底取向硅，發(fā)現(xiàn)微晶尺寸是變化的從739納米到887納米。用原子力顯微鏡研究了多晶磷化銦的表面形貌。發(fā)現(xiàn)磷化銦薄膜的均方根表面粗糙度在314至1944納米之間變化。比較了不同生長條件(生長時間、生長溫度、PH3源流量)、中間材料類型(In2O3和In)和襯底類型和Si 下本征和硫摻雜InP層的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。在所研究的實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，較長生長時間下較高的PH3源流量改善了硅襯底上In2O3上生長的InP層的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，這也導(dǎo)致了良好的光學(xué)質(zhì)量。從銦和氧化銦預(yù)涂襯底生長的磷化銦的結(jié)構(gòu)和光學(xué)質(zhì)量的比較表明，前者產(chǎn)生更好質(zhì)量的磷化銦。

介紹

磷化銦和GaAs具有單結(jié)電池最理想的帶隙和最高的理論效率。與GaAs太陽能電池和硅太陽能電池相比，InP太陽能電池表現(xiàn)出優(yōu)越的抗輻射能力，這使得它們成為空間應(yīng)用的理想選擇。將ⅲ-ⅴ族材料與硅集成在一起，可以提供大尺寸和低成本ⅲ-ⅴ族太陽能電池的綜合優(yōu)勢。

氧化銦錫和銦在硅襯底上的沉積

通過使用In2O3作為中間材料，并通過使用HVPE將In2O3轉(zhuǎn)化/磷化成InP來實(shí)現(xiàn)在硅上的沉積[1]。采用旋涂法制備了In2O3薄膜。在這項(xiàng)工作中，我們將研究InP在In2O3上的生長，而不是用HVPE來研究in2上的轉(zhuǎn)化。

生長和表征方法 略

表征結(jié)果及討論

本文討論InP在In2O3和In金屬上生長的不同表征(即光致發(fā)光、原子力顯微鏡、XRD、拉曼光譜和掃描電鏡)的結(jié)果。不同的生長條件及其對表面形態(tài)、結(jié)構(gòu)質(zhì)量和光學(xué)質(zhì)量的影響將被詳細(xì)討論。我們的目標(biāo)是找到一種合適的方法來合成高質(zhì)量、高純度的同質(zhì)多晶InP光學(xué)質(zhì)量。

總結(jié)

氧化銦和銦薄膜被用作多晶磷化銦生長的種子層。種子層和最終的磷化銦層都用多種表征技術(shù)進(jìn)行了表征。通過使用銦作為種子層，也可以在比在氧化銦上生長磷化銦更高的溫度下生長磷化銦。利用這兩種籽晶層可以在硅上生長出高光學(xué)和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的磷化銦，而在硅襯底上使用銦作為籽晶層可以得到成分更純、結(jié)構(gòu)更好、光學(xué)質(zhì)量更好的磷化銦。，這種沉積磷化銦的方法是通用的，它可以用于在廉價的襯底上沉積磷化銦，如玻璃和柔性襯底，如金屬箔。我們還以可控的方式實(shí)現(xiàn)了多晶磷化銦的硫摻雜。

盡管沉積的InP薄膜的光學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)被表征并顯示為良好，但是薄膜的電學(xué)性質(zhì)以及InP和Si之間的異質(zhì)結(jié)對于太陽能電池是至關(guān)重要的。

審核編輯：湯梓紅