CN1211636A - 单晶硅－纳米晶立方氮化硼薄膜类p－n结及其制作方法 - Google Patents

单晶硅－纳米晶立方氮化硼薄膜类p－n结及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1211636A
CN1211636A CN 98116827 CN98116827A CN1211636A CN 1211636 A CN1211636 A CN 1211636A CN 98116827 CN98116827 CN 98116827 CN 98116827 A CN98116827 A CN 98116827A CN 1211636 A CN1211636 A CN 1211636A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
nitride film
crystal
cubic boron
knot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 98116827
Other languages
English (en)
Other versions
CN1063235C (zh
Inventor
赵永年
何志
邹广田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN98116827A priority Critical patent/CN1063235C/zh
Publication of CN1211636A publication Critical patent/CN1211636A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1063235C publication Critical patent/CN1063235C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明属单晶硅－纳米晶立方氮化硼薄膜的类P－N结及制作方法。单晶硅衬底加温并加负偏压,六角氮化硼作源加射频功率,氩气作工作气体,在衬底上沉积c－BN薄膜,二者间形成类P－N结。再经镀铝渗铝形成欧姆接触电极。本发明在形成机理、构成结的晶体形态及制作方法上都不同于传统P－N结,但具有传统P－N结的电学特性,电容值增大106倍,由于c－BN能隙大于6.4ev的宽禁带,使类P－N结具有耐高温、抗辐射、大功率运转等优良性能。

Description

单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结及其制作方法
本发明属一种电子元件及其制作方法。
半导体P-N结作为电子学元件的基础单元被广泛地应用。传统的P-N结是在电子导电的N型半导体和空穴导电的P型半导体的交界处，电子和空穴相互扩散而形成的。N型和P型半导体材料是由本征半导体材料掺入不同杂质，比如在Ⅳ族元素的材料中掺入少量的Ⅴ族或Ⅲ族元素，而形成的。目前使用的本征半导体材料主要是单晶硅、镓、锢等等。这些半导体材料的禁带宽度均小于4电子伏特。
本发明采用新的设计思想，用非单晶材料，不经掺杂而制得P-N结，达到工艺过程简单易控，P-N结具有耐高温抗辐射和大功率的目的。
本发明的P-N结由单晶硅作衬底层，其上沉积有纳米晶立方氮化硼薄膜，在单晶硅和纳米晶立方氮化硼薄膜间形成类P-N结。二者的外表面镀有铝电极。
目前制备出的类P-N结中，单晶硅可以是N型的，也可以是P型的，立方氮化硼薄膜厚度约为50～150nm，经测定立方氮化硼均为5～10nm尺寸的纳米晶，因此，该类P-N结主要是由单晶硅和纳米晶立方氮化硼构成的。
本发明的P-N结是利用程开甲院士的二极层理论制作的一种全新构思的类似于传统半导体P-N结的硅/立方氮化硼P-N结。二极层理论可以概述为：当a、b两种材料接触时，如果a的化学势大于b的化学势，并且a的导带能级高于b的空带能级时，a的电子将向b转移，转移的电子在b中形成一个空间电荷区，此电荷区的厚度取决于a和b的化学势的差。
本发明的单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结与传统的单晶半导体材料的P-N结比较，不再是同种或两种单晶材料构成，而是由单晶硅和纳米晶立方氮化硼薄膜构成，即构成结的晶体形态不同。载流子不是由掺杂形成，而是由界面电子转移形成，在硅和立方氮化硼接触面的立方氮化硼一边有一个大量电子聚集的空间电荷区，相当于N型，而硅一边相当于P型。由于立方氮化硼是宽带(大于6.4电子伏特)的半导体材料，本发明的类P-N结是宽带P-N结，因而具有耐高温抗辐射和大功率运转的优异性能。本发明的类P-N结在导电特性、电压-电流特性与传统的P-N结一样，但电容值比传统的P-N结的电容大106倍。
本发明的单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结的制作方法，包括有如下工艺过程：沉积立方氮化硼薄膜和形成欧姆接触电极。沉积立方氮化硼薄膜是以商用的N型或P型单晶硅为衬底，在沉积之前先进行清洁处理置于真空室内，以六角氮化硼为源，也置于真空室内。真空室预抽真空至气压低于1×10-2Pa后，充入氩气至工作气压1.0～1.5Pa，对单晶硅衬底加热并加负偏压，对六角氮化硼施加600～900W射频功率，经0.8～1.5小时后停机。所说的形成欧姆接触电极，是采用热蒸镀方法在单晶硅和纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结的表面镀铝，再在真空中加热进行渗铝。
实施例：
将N型单晶硅片进行清洁处理，包括表面抛光，氢氟酸、超声波处理，蒸馏水洗净烘干。真空室内放入六角氮化硼和单晶硅衬底后，预抽真空到5×10-8Pa，充入氩气至工作气压1.3Pa，衬底加温至500℃并施加负偏压200V。对距衬底5cm处的六角氮化硼施加800W射频功率，经1小时，沉积立方氮化硼薄膜完成。
沉积立方氮化硼薄膜后，单晶硅片与立方氮化硼薄膜之间已形成类P-N结。为了联结电极引线，形成欧姆接触，进行镀铝渗铝工艺过程。将带有立方氮化硼薄膜的单晶硅片置于常规镀膜机中，用热蒸镀方法在单晶硅和立方氮化硼薄膜外表面镀厚度为1μm的铝膜。再将形成铝-硅-立方氮化硼-铝各层的P-N结在真空度为10-2Pa的真空中，加热到450℃经4小时后取出。这样又完成了渗铝过程，即将铝渗入单晶硅和立方氮化硼薄膜的表面，形成欧姆接触。至此，单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜的类P-N结全部完成。
本发明的构思新颖科学、制备工艺简便，将传统P-N结的适用范围拓宽，具有耐高温，大功率和抗辐射的特性。

Claims (4)

1、一种单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结，由单晶硅作衬底层，其特征在于，在单晶硅上沉积有纳米晶立方氮化硼薄膜，在单晶硅和纳米晶立方氮化硼薄膜间形成类P-N结。
2、按照权利要求1所述的单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结，其特征在于，立方氮化硼薄膜厚度为50～150nm，立方氮化硼为5～10nm尺寸的纳米晶；在P-N结的外表面镀有铝电极。
3、一种单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结的制作方法，包括最后形成欧姆接触电极的工艺过程，其特征在于，在形成欧姆接触电极之前有沉积立方氮化硼薄膜的工艺过程，即用经清洁处理的N型或P型单晶硅片作衬底，以六角氮化硼作源，置于真空室内，预抽真空至气压低于1×10-2Pa后，充入氩气至工作气压为1.0～1.5Pa，对单晶硅衬底加温并加负偏压，对六角氮化硼施加600～900W射频功率，经0.8～1.5小时后停机；所说的形成欧姆接触电极是采用热蒸镀方法在形成的单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜的类P-N结外表面镀铝，再在真空中加热进行渗铝。
4、按照权利要求3所述的单晶硅-纳米晶立方氮化硼薄膜类P-N结的制作方法，其特征在于所说的沉积立方氮化硼薄膜的工作气压为1.3Pa，对单晶硅衬底加温至500℃所加负偏压为200V，所说的渗铝是将制得的铝-硅-立方氮化硼-铝的类P-N结在真空度为10-2Pa的真空中，加热到450℃，经4小时后取出。
CN98116827A 1998-07-24 1998-07-24 硅－立方氮化硼薄膜的类p－n结电子器件材料及其制作方法 Expired - Fee Related CN1063235C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN98116827A CN1063235C (zh) 1998-07-24 1998-07-24 硅－立方氮化硼薄膜的类p－n结电子器件材料及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN98116827A CN1063235C (zh) 1998-07-24 1998-07-24 硅－立方氮化硼薄膜的类p－n结电子器件材料及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1211636A true CN1211636A (zh) 1999-03-24
CN1063235C CN1063235C (zh) 2001-03-14

Family

ID=5225231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98116827A Expired - Fee Related CN1063235C (zh) 1998-07-24 1998-07-24 硅－立方氮化硼薄膜的类p－n结电子器件材料及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1063235C (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110061046A (zh) * 2019-05-09 2019-07-26 吉林大学 n型硼碳氮薄膜/p型单晶硅异质pn结原型器件及制备方法
CN110085679A (zh) * 2019-05-09 2019-08-02 吉林大学 n型氮化硼薄膜/p型单晶硅异质pn结原型器件及制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5129210A (en) * 1973-11-13 1976-03-12 Asaichi Myaji Mushukaninnikumatsu no seizoho

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110061046A (zh) * 2019-05-09 2019-07-26 吉林大学 n型硼碳氮薄膜/p型单晶硅异质pn结原型器件及制备方法
CN110085679A (zh) * 2019-05-09 2019-08-02 吉林大学 n型氮化硼薄膜/p型单晶硅异质pn结原型器件及制备方法
CN110061046B (zh) * 2019-05-09 2020-08-18 吉林大学 n型硼碳氮薄膜/p型单晶硅异质pn结原型器件及制备方法
CN113675261A (zh) * 2019-05-09 2021-11-19 吉林大学 n型氮化硼薄膜/p型单晶硅异质pn结原型器件及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1063235C (zh) 2001-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1090454A (en) Devices including a layer of amorphous silicon
US3961997A (en) Fabrication of polycrystalline solar cells on low-cost substrates
US4404422A (en) High efficiency solar cell structure
CN105304749B (zh) 太阳能电池及其制造方法
US4615298A (en) Method of making non-crystalline semiconductor layer
CN111357120B (zh) 制造太阳能电池的方法
JPS6191974A (ja) 耐熱性マルチジヤンクシヨン型半導体素子
JPS6325515B2 (zh)
KR20080002657A (ko) 반도체 구조, 태양 전지 및 광 전지 디바이스 제조 방법
Johnson et al. Grain boundaries in p‐n junction diodes fabricated in laser‐recrystallized silicon thin films
US4053326A (en) Photovoltaic cell
US8642450B2 (en) Low temperature junction growth using hot-wire chemical vapor deposition
US5211761A (en) Photovoltaic device and manufacturing method thereof
JPS5846074B2 (ja) 光起電力装置の製造方法
Seyhan et al. A hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) thin films for heterojunction solar cells: structural and optical properties
CN1063235C (zh) 硅－立方氮化硼薄膜的类p－n结电子器件材料及其制作方法
Hastas et al. Electrical characterization of nanocrystalline carbon–silicon heterojunctions
TW201222639A (en) Method for producing a semiconductor device and a semiconductor device
CN114284374B (zh) 钛酸锌在晶硅太阳电池中的应用
KR100446591B1 (ko) 태양전지용실리콘박막및그제조방법
Fujiyoshi et al. Doping for making n-and p-type a-GaP: H films during reactive evaporation and sputtering
CN115547856A (zh) 一种高性能半导体整流芯片及其制备工艺
JPS63208280A (ja) 化合物半導体基板
CN115295403A (zh) 一种大范围np连续可调的石墨烯掺杂方法
JPS6356712B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee