MD4280C1 - Procedeu de creştere a structurii pInP-nCdS - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la tehnologia semiconductorilor şi poate fi utilizată la fabricarea dispozitivelor de conversie a radiaţiei solare în energie electrică.Procedeul de creştere a structurii pInP-nCdS include amplasarea unui substrat de pInP, corodat preventiv, cu orientarea cristalografică (100) şi dezorientarea de 3…5° în direcţia (110) într-un reactor, încălzirea zonei de creştere a substratului şi stabilizarea temperaturii în diapazonul de 400…450°C, pulverizarea, în flux deschis de oxigen, a soluţiilor de CdCl2 şi SnCl4 cu formarea pe substrat a unui strat de Cd2SnO4, apoi pulverizarea soluţiilor de CdCl2 şi CS(NH2)2 cu formarea pe acesta a unui strat de nCdS.

Description

Invenţia se referă la tehnologia semiconductorilor şi poate fi utilizată la fabricarea dispozitivelor de conversie a radiaţiei solare în energie electrică.

Este cunoscut un procedeu de creştere a structurilor pInP-nCdS prin metoda volumului închis în hidrogen. Structura pInP-nCdS este crescută pe substraturi de pInP cu concentraţia purtătorilor de sarcină de 9·1017 cm-3. Substraturile de pInP au o suprafaţă de 25 mm2 şi grosimea de 0,4 mm. Straturile de nCdS sunt crescute la temperaturile sursei de 800°C şi cea a substraturilor de 710°C [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în suprafaţa mică a zonei de depunere a stratului de nCdS, fapt ce limitează productivitatea procedeului.

Cea mai apropiată soluţie este procedeul de creştere a structurilor pInP-nCdS în flux deschis de hidrogen. Depunerea stratului de nCdS pe substraturile de pInP a fost realizată la o temperatură a sursei de 840°C, temperatura substraturilor de 670…730°C la un debit al fluxului de hidrogen de 300 cm3/m. În calitate de substraturi au fost folosite plachete de InP cu orientarea cristalografică (100) cu dezorientarea de 3…5° în direcţia (110). În calitate de sursă a servit sulfura de cadmiu granulat. Stratul de nCdS este preparat într-un reactor cu lungimea zonei de depunere de 15 cm, în care substraturile sunt aranjate orizontal faţă de fluxul de gaze (H2) şi gradientul de temperatură este de 5°C/cm [2].

Dezavantajul procedeului constă în aceea că este costisitor şi nu permite obţinerea unui strat de nCdS de aceeaşi grosime în zona de depunere şi având aceleaşi proprietăţi electrofizice.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în creşterea stratului de nCdS cu aceleaşi proprietăţi electrofizice, la temperaturi mai joase, de aceeaşi grosime pe suprafeţe mari şi mai ieftin.

Procedeul de creştere a structurii pInP-nCdS înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include amplasarea unui substrat de pInP, corodat preventiv, cu orientarea cristalografică (100) şi dezorientarea de 3…5° în direcţia (110) într-un reactor, încălzirea zonei de creştere a substratului şi stabilizarea temperaturii în diapazonul de 400…450°C, pulverizarea, în flux deschis de oxigen, a soluţiilor de CdCl2 şi SnCl4 cu formarea pe substrat a unui strat de Cd2SnO4, apoi pulverizarea soluţiilor de CdCl2 şi CS(NH2)2 cu formarea pe acesta a unui strat de nCdS.

Rezultatul invenţiei constă în creşterea stratului de nCdS la temperaturi mai joase de aceeaşi grosime, ce permite de a spori reproducerea parametrilor la confecţionarea pe baza lor a dispozitivelor fotovoltaice. Acest lucru se datorează faptului că pe substratul de pInP iniţial se depune un strat de Cd2SnO4 din soluţiile de CdCl2 şi SnCl4, apoi se depune stratul de nCdS.

Exemplu de realizare a procedeului

Straturile au fost crescute într-un reactor vertical la o presiune a fluxului de oxigen de 30 kPa. În calitate de materiale au fost folosite clorură de cadmiu (CdCl2), tetraclorură de staniu (SnCl4) şi tioureie (CS(NH2)2)2, iar în calitate de gaz purtător - oxigen. Ca substrat s-au folosit plachete monocristaline de pInP cu orientarea (100) şi dezorientarea de 3…5° în direcţia (110) şi concentraţia purtătorilor de sarcină de 1018 cm-3.

Plachetele de pInP se prelucrează cu toluen, alcool izopropilic şi se corodează în soluţie de metanol +5%Br, se usucă în vapori de alcool izopropilic şi se amplasează într-un reactor pe un suport cu suprafaţa de 80 cm2, apoi se introduc într-un cuptor electric. Se stabilizează temperatura în zona de creştere în diapazonul de 400…450°C, se pulverizează în flux deschis de oxigen soluţiile de CdCl2 şi SnCl4, formându-se pe substrat un strat de Cd2SnO4, după un minut se pulverizează soluţiile de CdCl2 şi CS(NH2)2, formându-se pe stratul de Cd2SnO4 un strat de nCdS.

1. Yoshikawa A., Sakai Y. High efficiency n-CdS/p-InP solar cells prepared by the closespaced technique. Solid-State Electronics, 1977, Vol. 20, p. 133-137

2. Pleşca V. N. Teza de doctorat "Realizarea joncţiunilor semiconductoare pe baza fosfurii de indiu şi cercetarea proprietăţilor fotoelectrice", 1995

Claims (1)

1. Procedeu de creştere a structurii pInP-nCdS, care include amplasarea unui substrat de pInP, corodat preventiv, cu orientarea cristalografică (100) şi dezorientarea de 3…5° în direcţia (110) într-un reactor, încălzirea zonei de creştere a substratului şi stabilizarea temperaturii în diapazonul de 400…450°C, pulverizarea, în flux deschis de oxigen, a soluţiilor de CdCl2 şi SnCl4 cu formarea pe substrat a unui strat de Cd2SnO4, apoi pulverizarea soluţiilor de CdCl2 şi CS(NH2)2 cu formarea pe acesta a unui strat de nCdS.