專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電子型氮化鎵n-GaN薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電子型氮化鎵n-GaN薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
III族氮化物BN、AIN、GaN, InNdI1-N)等及其多元合金化合物是性能優(yōu)越的新型半導(dǎo)體材料(直接帶隙半導(dǎo)體材料)，在太陽(yáng)電池，聲表面波器件，光電子器件，光電集成、高速和高頻電子器件等方面得到重要應(yīng)用，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。隨著近年來(lái)對(duì)InN的研究發(fā)展(尤其是InN的禁帶寬度)，為設(shè)計(jì)、制備新型高效太陽(yáng)電池奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ):2002年以前，InN的禁帶寬度一直被認(rèn)為為1.9eV，自2002年后，對(duì)InN禁帶寬度的認(rèn)識(shí)有了新的突破，為0.6-0.7eV。因此，InxGa^N三元氮化物(GaN和InN的固溶體或混晶半導(dǎo)體)的禁帶寬度覆蓋的光子能范圍很寬，為
0.6-3.4eV(GaN的禁帶寬度為3.4eV)，可隨其中In含量x的變化在該范圍內(nèi)按如下關(guān)系式連續(xù)變化:
權(quán)利要求
1.一種電子型氮化鎵n-GaN薄膜，其特征在于:化學(xué)分子式為GaN，導(dǎo)電類(lèi)型為η型，gpSi摻雜電子型；該氮化鎵薄膜沉積在襯底上，厚度為0.6-1 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電子型氮化鎵n-GaN薄膜，其特征在于:所述襯底為藍(lán)寶石、SiC, Si或玻璃。
3.—種如權(quán)利要求1所述電子型氮化鎵n-GaN薄膜的制備方法，其特征在于:采用MOCVD沉積系統(tǒng)制備，所述MOCVD沉積系統(tǒng)為高真空高溫等離子體增強(qiáng)金屬有機(jī)源化學(xué)氣相沉積(HHPEM0CVD)裝置，該裝置設(shè)有兩個(gè)真空室，即進(jìn)樣室和沉積室，制備步驟如下: 1)在MOCVD沉積系統(tǒng)的進(jìn)樣室中，對(duì)襯底表面進(jìn)行表面等離子體清洗； 2)在MOCVD沉積系統(tǒng)的沉積室中，以三甲基鎵(TMGa)為Ga源、以氨氣(NH3)為N源，采用MOCVD工藝在襯底表面沉積一層氮化鎵薄膜，同時(shí)摻入硅烷進(jìn)行Si摻雜，即可制得電子型n-GaN薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述電子型氮化鎵n-GaN薄膜的制備方法，其特征在于:所述對(duì)襯底表面進(jìn)行等離子體清洗方法為:在HHPEM0CVD的進(jìn)樣室中，將襯底在氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w氛圍中進(jìn)行等離子體處理，氬氣和氮?dú)獾馁|(zhì)量流量比為20:4、等離子體體清洗電源的燈絲電壓為60-80V、加速電壓為80-120V。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述電子型氮化鎵n-GaN薄膜的制備方法，其特征在于:所述在襯底表面沉積一層氮化鎵薄膜的工藝參數(shù)為:本底真空度3X 10_4Pa、襯底旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速30Hz、等離子體源功率80W、娃燒流量8sccm、N2流量240sccm、NH3流量50sccm、工作壓強(qiáng)5.5Torr>Ga源溫度19°C、載氣H2流 量Hsccm、襯底溫度760°C、沉積時(shí)間1_2小時(shí)。
全文摘要
一種電子型氮化鎵n-GaN薄膜，其化學(xué)分子式為GaN，導(dǎo)電類(lèi)型為n型，即Si摻雜電子型，厚度為0.6-1μm；其制備方法是在MOCVD沉積系統(tǒng)的進(jìn)樣室中，對(duì)襯底表面進(jìn)行表面等離子體清洗，然后在沉積室中采用MOCVD工藝在襯底表面沉積Si摻雜氮化鎵薄膜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該電子型氮化鎵n-GaN薄膜對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)光譜具有幾乎完美的匹配帶隙，且其吸收系數(shù)高，載流子遷移率高、抗輻射能力強(qiáng)，將其用作氮銦鎵InxGa1-xN薄膜太陽(yáng)電池的窗口層，為利用單一半導(dǎo)體材料來(lái)設(shè)計(jì)、制備更為高效的多結(jié)太陽(yáng)電池提供了可能；其制備方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)施，有利于大規(guī)模的推廣應(yīng)用，尤其在太空及特殊場(chǎng)合中具有極其重要的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C23C16/34GK103147064SQ20131010793
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者薛玉明, 宋殿友, 潘宏剛, 朱亞?wèn)|, 劉君, 尹富紅, 辛治軍, 馮少君, 尹振超, 張嘉偉, 劉浩 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)