Zn在N-GaSb晶片中擴散機理與GaSb熱光伏電池制備工藝的研究

【摘要】： PN結(jié)是光伏電池的核心,GaSb熱光伏電池中的PN結(jié)可通過“準密封式”Zn擴散法制備,本文主要從實驗和理論兩個方面研究了制備GaSb電池涉及到的Zn氣相擴散過程。 作者實驗研究了擴散源Zn球在過量、適量和不足三種情況下Zn在N-GaSb晶片中的擴散過程。研究發(fā)現(xiàn):在460~500℃內(nèi),若擴散源Zn球適量,GaSb晶片表面Zn濃度幾乎是恒定不變的;當擴散時間不變時,結(jié)深隨擴散溫度的升高呈指數(shù)增長關(guān)系;當擴散溫度不變時,結(jié)深與擴散時間的二分之一次方呈線性增長關(guān)系。 采用同時存在VG 0a和I G+a這兩種本體主缺陷為擴散媒介的方法模擬出了擴散源Zn球適量情況下的kink-and-tail類型的Zn擴散曲線。研究發(fā)現(xiàn):在460~500℃內(nèi),擴散溫度變化時,表面Zn擴散率的對數(shù)值與絕對溫度的倒數(shù)成線性關(guān)系;當擴散溫度不變,增加擴散時間時,樣品表面Zn擴散率恒定不變。 調(diào)研了GaSb電池的制備方法,并選取單步Zn擴散工藝制備出了GaSb電池樣品,分析了提高其量子效率的方法,對單步擴散工藝進行了改進。 【關(guān)鍵詞】：GaSb 熱光伏電池 Zn擴散 kink-and-tail曲線 擴散模擬
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TN304.01;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目錄6-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 GaSb 的基本物理性質(zhì)及應(yīng)用8-9
• 1.2 GaSb 電池的制備方法與發(fā)展狀況9-13
• 1.2.1 外延生長法制備GaSb 電池9-10
• 1.2.2 準密封式Zn 擴散法制備GaSb 電池10-11
• 1.2.3 GaSb 電池的發(fā)展狀況11-13
• 1.3 本文的研究內(nèi)容與意義13-14
• 參考文獻14-16
• 第2章 Zn 在N-GaSb 晶片中擴散的實驗系統(tǒng)設(shè)計16-32
• 2.1 擴散實驗系統(tǒng)的設(shè)計16-18
• 2.1.1 擴散爐系統(tǒng)設(shè)計16-17
• 2.1.2 準密封箱的設(shè)計17-18
• 2.1.3 N-GaSb 晶片和擴散源的選擇18
• 2.2 實驗過程18-21
• 2.2.1 準密封箱的高溫烘烤18-19
• 2.2.2 擴散爐溫度的標定19
• 2.2.3 晶片和擴散源的清洗19-20
• 2.2.4 Zn 擴散實驗過程20-21
• 2.3 實驗結(jié)果與分析21-31
• 2.3.1 SIMS 測試基本原理21-22
• 2.3.2 擴散源總量及成分對擴散曲線的影響22-26
• 2.3.3 擴散溫度對擴散曲線的影響26-28
• 2.3.4 擴散時間對擴散曲線的影響28-31
• 參考文獻31-32
• 第3章 Zn 在N-GaSb 晶片中擴散的理論研究32-45
• 3.1 擴散的基本理論概述32-33
• 3.2 微觀擴散機制33-35
• 3.2.1 晶體中的缺陷33-34
• 3.2.2 Vacancy 擴散機制34
• 3.2.3 Kick-out 擴散機制34-35
• 3.3 Zn 在N-GaSb 晶片中擴散曲線的模擬35-44
• 3.3.1 擴散曲線的Boltzmann-Matano 分析35-37
• 3.3.2 Zn 在N-GaSb 晶片中Kink-and-tail 類型擴散曲線的模擬方法37-40
• 3.3.3 不同工況下擴散曲線的模擬與結(jié)果分析40-44
• 參考文獻44-45
• 第4章 GaSb 熱光伏電池的制備工藝45-68
• 4.1 準密封法制備GaSb 電池的幾種工藝流程及特點45-49
• 4.1.1 單步擴散法制備GaSb 電池的主要工藝流程45-47
• 4.1.2 兩步擴散法制備GaSb 電池的主要工藝流程47-48
• 4.1.3 本文中制備GaSb 電池采用的工藝流程48-49
• 4.2 單步擴散法制備GaSb 電池的主要工藝流程49-62
• 4.2.1 沉積SiNx 介質(zhì)膜及光刻以選定擴散區(qū)域49-53
• 4.2.2 準密封式擴散制備PN 結(jié)53
• 4.2.3 去除背面和周邊擴散層53-54
• 4.2.4 濕法刻蝕擴散表面的重摻雜區(qū)域54-55
• 4.2.5 蒸鍍上下電極55-58
• 4.2.6 制備減反射層58-59
• 4.2.7 電池樣品的量子效率測試結(jié)果與分析59-61
• 4.2.8 后期GaSb 電池的制備工藝改進方法61-62
• 4.3 熱光伏電池發(fā)展趨勢62-66
• 4.3.1 Ge 熱光伏電池62-63
• 4.3.2 InGaAsSb 熱光伏電池63-64
• 4.3.3 InAsSbP 熱光伏電池64
• 4.3.4 InGaAs 熱光伏電池64-66
• 參考文獻66-68
• 第5章 結(jié)論68-69
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69-70
• 致謝70

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