Спосіб виготовлення фоточутливих діодів шотткі на основі плівок графіту

Реферат: UA 92087 U UA 92087 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів нанесення тонких плівок для виготовлення приладів електроніки і оптоелектроніки. Відомий спосіб нанесення плівок графіту (Xiaohong An, Fangze Liu, Swastik Kar, Optimizing performance parameters of graphene-silicon and thin transparent graphite-silicon heterojunction solar cells, Carbon, 2013, 57, 329-337), який полягає у нанесенні тонкої прозорої плівки графіту на паладієвій фользі за допомогою методу газофазного осадження. Основними недолікам цього способу є складність та дороговизна технології, необхідність створення вакууму і високі температури. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є спосіб нанесення плівок графіту для формування діода Шотткі (R. Yatskiv, J. Grym, Temperature-dependent properties of semimetal graphite-ZnO Schottky diodes, Applied Physics Letters, 2012, 101, 162106), що полягає у осадженні плівки суспензії колоїдного графіту на поверхню напівпровідника з подальшим висиханням при кімнатній температурі. Основним недоліком такого способу напилення плівки графіту є необхідність у використанні суспензії, яка складається з дрібнодисперсного графітового порошку і зв'язуючої речовини, яка негативно впливає на чистоту осадженої плівки графіту. Для випаровування залишків зв'язуючої речовини необхідно витримати осаджену плівку протягом тривалого часу при кімнатній температурі або використовувати додатковий підігрів для пришвидшення процесу висихання. Осаджений шар дрібнодисперсного графіту не формує щільної плівки, що негативно впливає на стабільність електричних і фотоелектричних параметрів виготовлених структур. В основу корисної моделі поставлена задача розробити просту та дешеву технологію осадження напівпрозорих графітових плівок з високою електропровідністю для виготовлення фотоелектричних приладів на їх основі. Поставлена задача вирішується тим, що у способі осадження графітової плівки з використанням суспензії колоїдного графіту з подальшим випаровуванням зв'язуючої речовини, згідно з корисною моделлю, замість спеціально підготовленої суспензії колоїдного графіту використовується об'ємний зразок високочистого графіту для подальшого нанесення графітової плівки шляхом ковзання при фіксованому навантаженні по підготовленій поверхні напівпровідникової підкладки. В запропонованому способі як об'ємний зразок графіту використовується високочистий монокристалічний стержень з плоскою поверхнею паралельно базисній площині (перпендикулярно до кристалографічної осі кристалу графіту). Нанесення тонкої прозорої плівки графіту з метою формування фоточутливого діода Шотткі здійснюється за допомогою ковзання стержня по підготовленій поверхні напівпровідникової підкладки. Підготовка поверхні напівпровідникової підкладки полягає у механічному шліфуванні з метою створення шороховатої поверхні для забезпечення достатніх дотичних напружень при ковзанні стержня, а отже захоплення шарів графіту з їх наступним осадженням на поверхні напівпровідника. Отримані плівки графіту за допомогою такого простого способу є суцільними і однорідними по товщині, а також не потребують затрат часу та енергії для видалення зв'язуючої речовини, що забезпечує чистоту експерименту та дешевизну технології. Шляхом підбору навантаження на стержень та кількості проходів стержня по поверхні напівпровідника можна точно контролювати провідність та пропускання нанесеної плівки, що визначає електричні та фотоелектричні властивості виготовлених діодів Шотткі. Для практичного підтвердження запропонованого простого і дешевого способу формування фоточутливих діодів Шотткі на основі тонких прозорих плівок графіту було виготовлено фотодіод графіт/n-CdTe. Запропоноване технічне рішення пояснюється кресленням. На фіг. 1 схематично показано фоточутливий діод Шотткі, виготовлений з використанням запропонованого способу. Конструкція містить монокристалічну підкладку телуриду кадмію n-типу провідності 1, на яку нанесена тонка прозора плівка графіту 2. На плівці графіту 2 розташований фронтальний електричний контакт 3. На тиловій стороні підкладки 1 нанесений шар міді 4 та припаяний індієвий тиловий контакт 5. 17 -3 Монокристалічний n-CdTe з концентрацією електронів n=5·10 см вирощується методом Бріджмена. Підкладка телуриду кадмію 1 з дзеркальною поверхнею формувалися шляхом сколювання монокристалічних злитків. Після цього поверхня сколу підкладки піддавалася механічному шліфуванню для забезпечення необхідної шорсткості. Після шліфування поверхня кадмій телуру зберігалася протягом доби при лабораторних умовах для формування тунельнопрозорого шару власного окислу з митою пасивації поверхневих станів. 1 UA 92087 U 5 10 15 20 Нанесення тонкої прозорої плівки графіту 2 проводиться на підготовлену поверхню монокристалічної підкладки n-CdTe 1 за допомогою ковзання при фіксованому механічному навантаженні орієнтованого графітового стержня по поверхні напівпровідникової підкладки. Фронтальний електричний контакт 3 до графітової плівки 2 формується за допомогою нанесення срібної пасти при кімнатних умовах. Для створення тилового омічного контакту осаджується шар міді 4 шляхом відновлення з розчину мідного купоросу і припаюється індієвий контакт 5. Опис принципу роботи фоточутливого діода Шотткі на основі плівки графіту, нанесеної за допомогою запропонованого способу. Внаслідок різниці робіт виходу електрона з графіту та n-CdTe у напівпровіднику формується область просторового заряду, що призводить до формування якісного випрямляючого діода Шотткі (крива 1 на фіг. 2). Оскільки запропонований метод дозволяє наносити тонкі прозорі плівки графіту, то частина падаючого світла, зі сторони графітової плівки, може проходити крізь шар графіту і поглинатися у базовому напівпровіднику. Це призводить до фотогенерації електронно-діркових пар у приповерхневій області підкладки n-CdTe. Фотогенеровані електрони і дірки одразу розділяються внутрішнім електричним полем, яке зосереджене в області просторового заряду і формують фотострум у зовнішньому колі (крива 2 на фіг. 2). Таким чином за допомогою використання запропонованого простого та дешевого способу нанесення тонких прозорих плівок графіту виготовлено якісні фоточутливі діоди Шоттк, і придатні для застосування у приладах електроніки і оптоелектроніки. Враховуючи високу хімічну, теплову та радіаційну стійкість графіту, компоненти електронних приладів на його основі можна успішно використовувати в умовах підвищеної складності, зокрема на території радіоактивного забруднення. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб виготовлення фоточутливих діодів Шотткі на основі плівок графіту, що передбачає їх нанесення на поверхню напівпровідника, який відрізняється тим, що нанесення графітової плівки здійснюють шляхом ковзання об'ємного зразка високочистого графіту при фіксованому навантаженні по підготовленій поверхні напівпровідникової підкладки. 2 UA 92087 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3