Спосіб одержання фоточутлівих тонкоплівкових гетеропереходів

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЖІ СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК If * г - о 1 '*. (19) SU(11) 1356917 C3U 4 Н 01 Ь 31/18, 1 21/477 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4056904/31-25 22) 16.04.86 (71) Институт полупроводников АН УССР (72) Б.С. Атдаев, Б.М. Булах, Г. Тарягдыев, М.Я. Рахлин и М.К. Шейнкман (53) 6 2 1 . 3 8 3 ( 0 8 8 . 8 ) (56) Мацумото Н. и др. Солнечные элементы со структурой CdS/CdTe и 2=12,8%, полученные методом трафаретной печати. - "Солнечные элементы", 1984, v. П , Н , р. 363-273. Мацумото Н. и др. Фотовольгический эффект в гетеропереходах CdTe/CdS, полученных эпитаксией из газовой фазы. Яп. эн. Прикладной физики, 1976, v. 15, № 18, р. 1575• 1576. Авторское свидетельство СССР № 708867, кл. Н 01 L 31/18, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ (57) Изобретение относится к электронной технике, а именно к техноло гии производства полупроводниковых материалов, и может быть использовано при получении фоточувствительных гетеропереходов и солнечных элементов для целей опто- и фотоэлектроники. Целью изобретения является повышение качества фотоэлектрического преобразования гетероперехода CdS/ /CdTe. Способ заключается в получении "базового слоя CdS:In на прозрачной подложке путем термической деструкции дибутилдитиокарбаматов кадмия и индия при температуре 290-300°С, нанесении слоя высокоомного сульфида кадмия путем термической деструкции дибутилдитиокарбамата кадмия при температуре 250-280°С и последующей термообработке его в токе парогазовой смеси, содержащей теллур, при температуре 450-600 С. Парогазовая смесь включает инертный газ, водород и пары теллура при соотношении содержания инертного газа и водорода в интервале 2:1-10:1 при общем потоке 100-500 мл/мин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. У 44-87 if) 00 ел со 1 13569 17 2 зано с тем, что только в этом слуИзобретение относится к электрончае обеспечивается наилучшее согласоной технике, а именно к технологии вание с кристаллической решеткой производства полупроводниковых мате/З-CdTe (рассогласование не превышает .риалов, и может быть использовано 5 4,1%). Слои CdS, осажденные в указанпри получении фоточувствительных геном температурном интервале,однофазтеропереходов и солнечных элементов ны, принадлежат вюрцитной фазе, высодля целей опто- и фотоэлектроники. котекстурированы и удовлетворяют Целью изобретения является повышение качества фотоэлектрического пре- 10 сформулированным выше требованиям. При температурах ниже 250 С осаждаютобразования гетеропереходов CdS/CdTe ся поликристаллические слои, а при путем повышения степени чистоты слотемпературе выше 280 С осаждаемые ев р-п-переходов и кристаллического слои двухфазны. Наличие водорода в совершенства слоев CdS. парогазовой смеси при образовании В предлагаемом способе проводят 15 CdTe связано с тем, что водород свяосаждение базового слоя CdS:In, полузывает и уносит серу с поверхности чаемого на прозрачной подложке путем слоя CdS и облегчает теллуру возтермической деструкции дибутилдитиоможность замещать серу, вытесняя карбаматов кадмия и индия при темпеее на поверхность. Инертный газ позратуре 29О-ЗОО°С, затем поверх базо- - 0 2 воляет легко регулировать концентвого наносят слон высокоомного сульрацию водорода в парогазовой смеси и фида кадмия путем термической дестскорость потока. рукции дибутилдитиокарбамата кадмия при температуре 250-280 С, после чеТемпературный диапазон термообраго проводят термообработку последнего 2 5 ботки снизу ограничен температурой в потоке парогазовой смеси инертный разрыхления (по Гурвичу) кристаллигаз - водород-пары теллура при темпеческой решетки CdS (Траэр =1/3 T nft = ратуре 450-600 С, При этом парогазо450 С ) , а сверху - температурой окисвую смесь формируют путем пропускаления CdTe (появление фазы ТеО при О 2. ния смеси газов инертный газ - водо- ЗО Т?600 С зафиксировано электронографирод над расплавом теллура, располочески, наличие кислорода в системе женным в той температурной зоне, где связано с недостаточной степенью находится термообрабатываемый слой, очистки инертного газа). а соотношение расхода газов инертРасширение спектрального диапазо-' ный Газ-^водород поддерживается в 35 на фоточувствительности гетероперехопарогазовой смеси в интервале 2:1да связано с тем, что гетерострукту10:1 при общем потоке на входе в ра содержит чистые слои CdS и CdTe, зону термообработки 100-500 мл/мин. ширины запрещенных зон которых опреПовышение качества перехода, полученного указанным путем, происходит 40 деляют ширину спектрального диапазона чувствительности 0,41-0,91 мкм. вследствие того, что термообработка Увеличение коэффициента выпрямлев токе парогазовой смеси приводит ния гетероперехода, получаемого предк образованию чистого CdTe за счет лагаемым способом, определяется тем, твердофазного замещения серы на теллур в указанном температурном интер- 45 что гетеропереход формируется внутри материала в процессе термообработки, вале термообработки. Слой высокоомноа не на поверхности. Это уменьшает го CdS, получаемый указанным путем загрязнение р-п-перехода неконтро(термодеструкция паров дибутилдитиолируемым примесями и уменьшает рекомкарбаматов кадмия при температуре 250-280 С ) , удовлетворяет всем требо- 50 бинационный канал на границе р-п-перехода, что дает вышеуказанный эфваниям для проведения процесса тверфект. дофазного замещения: хорошая адгезия В связи с тем, что температура с базовым слоем; состав, близкий плавления теллура совпадает с темк стехиометрии; беспористость; определенная степень совершенства крис55 пературой разрыхления CdS, то наиболее технологично источник паров телталлической структуры однофазность лура расположить в зоне, где провои высокая степень текст урированности дится термообработка. с осью с /002/, перпендикулярной Указанное соотношение расхода подложке. Последнее требование свяинертного газа и водорода связано 13569J7 . 4 тов кадмия [(CuH 9 ) z NCS *]2Cd и индия однозначно со скоростью потока г а з о Г(С4 Н„ ) NCS Л „In при температуре в „ вой смеси: при малой скорости потока зоне осаждения Т-295+5 С толщиной (~100 мл/мин) выбирается большая 3,2-3,4 мкм и удельным сопротивлеконцентрация водорода в парогазовой нием р *2-10,0 Ом. см. Затем при темсмеси (соотношение инертный г а з пературе 250°С в зоне осаждения наводород 2 : 1 ) . Таким образом, колиносят възсокоомный слой CdS (при исчество водорода в зоне термообработпользовании термодеструкции дибутилки поддерживается практически п о ^р дитиокарбамата кадмия) толщиной 0,8стоянным. При меньшей концентрации 1,0 мкм и удельным сопротивлением водорода резко падает скорость прор=(2-8)'1О Ом-см. Далее проводят цесса твердофазного замещения серы термообработку при температуре Т = на теллур з а счет блокировки серой 525 С в смеси паров теллура с инертповерхности, а при большей концентра• 5 ным разом (аргон) и водородом (соот( ции образуется CdTe нестехиометриношение последних 4:1 на входе в зоческого с о с т а в а . ну термообработки) и общим потоком П р и м е р 1. На стеклянную подв 400 мл/мин. Поверх слоя CdTe наноложку, покрытую проводящим прозрачсят электроды, например золотые. Осным слоем I r i j O ^ S n , наносят базовый 2 0 новные параметры гетеропереходов, слой п- типа CdS:In путем термодеполученные в режимах данного способа струкции ларов днбутилднтиокарбамаи прототипа, приведены в таблице. Пример, Ток короткого замыкания , I . ,мА/см Напряжение холостого хода, Коэффициент выпрямления к,-ю4 и» , в о Диапазон спектральной чувствительности, мкм 1 14 0,39 5,2 0,47-0,91 2 17 0,52 6,1 То же 3 13 0,31 4,8 _"_ 4 12 0,37 4,6 _"— 5 12 0,42 5,4 _и_ 6 15 0,46 5,1 _н_ , 7 13 0,43 4,9 8 0,21 0,7 Прототип Ф о р м у л а и з о б р е т е Н И Я 1. Способ получения фоточувствительных тонкопленочных гетеропереходов n-CdS/p-CdTe, включающий нанесение на прозрачную подложку базового слоя CdS:In путем термической д е струкции дибутилдитиокарбаматов кадмия и индия при температуре в диапазоне 290-300°С, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ка 0,54-0,83 Чег,тва фоте)электрическо 50 вания гетеропереходов путем повышения степени чистоты слоев р-п-переходов и кристаллического совершенства слоев CdS, поверх базового слоя наносят слой высокоомного сульфида 55 кадмия CdS путем термической деструкции дибутилдитиокарбамата кадмия при температуре 250-280 С, после чего проводят термообработку последнего в потоке парогазовой смеси, вклю . 5 1356917 чающей инертный газ, водород, пары теллура, при температуре 450-600 С, а соотношение расхода газов инертный газ - водород поддерживают в интервале 2:1-10:1 при общем потоке 100-500 мл/мин. . 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю Редактор Т. Лошкарева Заказ 1515/ДСП в щ и й с я тем, что парогазовую смесь формируют путем пропускания смеси инертного газа и водорода над расплавом теллура, расположенным в той температурной зоне, где находится термообрабатываемый слой сульфида кадмия CdS. Составитель Т. Скоморохова Техред М.Дидык Корректор Л. Патай Тираж 448 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.