RU170349U1 - ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ GaAs - Google Patents
ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ GaAs Download PDFInfo
- Publication number
- RU170349U1 RU170349U1 RU2016143699U RU2016143699U RU170349U1 RU 170349 U1 RU170349 U1 RU 170349U1 RU 2016143699 U RU2016143699 U RU 2016143699U RU 2016143699 U RU2016143699 U RU 2016143699U RU 170349 U1 RU170349 U1 RU 170349U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- photoconverter
- doped
- zinc
- Prior art date
Links
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 15
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 96
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 19
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009643 growth defect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0735—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising only AIIIBV compound semiconductors, e.g. GaAs/AlGaAs or InP/GaInAs solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
Abstract
Полезная модель относится к области фотоэнергетики, в частности к фотоэлектрическим преобразователям мощного узкополосного излучения в электроэнергию. Фотопреобразователь на основе GaAs включает подложку из n-GaAs, слой тыльного потенциального барьера из n-AlGaAs, базовый слой из n-GaAs, слой из p-GaAs, сформированный диффузионным легированием цинка, слой из p-AlGaAs при 0,2≤х≤0,3 в начале роста и при 0,10≤х≤0,15 в приповерхностной области слоя, легированный цинком. Фотопреобразователь имеет увеличенное КПД преобразования узкополосного, в частности, лазерного излучения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области фотоэнергетики, в частности к фотоэлектрическим преобразователям мощного узкополосного излучения в электроэнергию.
Применение GaAs в качестве фотопреобразователей (ФП) мощного лазерного излучения в настоящее время является перспективным направлением фотоэнергетики, поскольку практически достижимое КПД такого преобразования может достигать 60-65%.
Известен фотопреобразователь на основе GaAs (см. Proceeding of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Osaka, Japan, Volume 1, 2003, pp. 761-764), включающий подложку из n-GaAs, на которую последовательно нанесены тыльный потенциальный барьер из n-AlxGa1-xAs (х=0,2), легированный Те толщиной 3 мкм, базовый слой из n-GaAs с уровнем легирования Nn=3⋅1017 см-3 (Nn - концентрация носителей тока в n-слое), легированный Те толщиной 3 мкм, эмиттерный и одновременно контактный слой из p-GaAs толщиной 1-1,5 мкм, легированный магнием и дополнительно цинком с целью повышения уровня легирования до Np=(0,2-2)⋅1019 см-3 (Np - концентрация носителей тока в р-слое), слой широкозонного окна из p-AlGaAs (х=0,85), легированного магнием толщиной 0,05 мкм, тыльный контакт к подложке из n-GaAs и лицевой контакт соответствующей топологии к слою из р-GaAs. Полученный фотопреобразователь оптимизирован для плотности лазерного изучения 50-100 Вт/см2.
Недостатком известного фотопреобразователя является сложность его изготовления, так как необходимо выращивать как контактный слой, так и слой широкозонного окна, а также проводить дополнительную диффузию цинка в отдельном технологическом процессе для повышения уровня легирования слоя и снижения контактного сопротивления, а также удалять широкозонное окно в местах лицевого контакта посредством техники фотолитографии.
Известен фотопреобразователь лазерного излучения на основе GaAs (см. Tiqiang Shan, Xinglin Qi, Design and optimization of GaAs photovoltaic converter for laser power beaming, Infrared Physics and Technology, 2015, v. 71, p. 144-150), включающий подложку n-GaAs толщиной 350 мкм (Nn=5⋅1018 см-3), буферный слой из n-GaAs толщиной 1 мкм (Nn=5⋅1018 см-3), слой тыльного потенциального барьера из n-AlGaAs толщиной 0,05 мкм (Nn=5⋅1018 см-3), базовый слой из n-GaAs толщиной 3,5 мкм (Nn=1⋅1017 см-3), эмиттерный слой из р-GaAs толщиной 0,5 мкм (Np=2⋅1018 см-3), слой широкозонного окна из р-GaInP толщиной 0,05 мкм (Np=5⋅1018 см-3), контактный слой из р+-GaAs толщиной 0,5 мкм (Np=5⋅1019 см-3), который в последствии вытравливается в местах фоточувствительной области ФП, тыльный и лицевой омические контакты, двухслойное антиотражающее покрытие из TaOx/SiO2 для спектрального диапазона 810-840 нм. Эффективность таких элементов составила 53,2% при мощности падающего излучения 5 Вт/см2 для длины волны 808 нм.
Недостатком известного фотопреобразователя является наличие как контактного слоя, предназначенного для снижения омических потерь, так и слоя широкозонного окна, снижающего оптические потери. Дополнительным недостатком известного фотопреобразователя является большое количество технологических операций, которые необходимо выполнять при его изготовлении: вытравливание контактного слоя посредством техники фотолитографии (нанесение фоторезиста, его засветка для создания заданного рисунка, процесс травления через маску фоторезиста контактного слоя), а также последующего точного совмещения данного рисунка в процессе фотолитографии под лицевые контакты.
Известен фотопреобразователь лазерного излучения на основе GaAs (см. E. Oliva, F. Dimroth and A.W. Bett. Converters for High Power Densities of Laser Illumination. - Prog. Photovolt: Res. Appl., 2008, 16:289-295), содержащий подложку из n-GaAs, слой тыльного потенциального барьера из n+-GaInP (Nn=8⋅1018 см-3), базовый слой из n-GaAs, эмиттерный слой из p-GaAs, слой широкозонного окна из p+-GaInP и контактный слой из p+-Al0,5GaAs (Np=1,5⋅1019 см-3) или из p++-Al0,5GaInAs (Np=1⋅1020 см-3), который в последствии вытравливается в местах фоточувствительной области ФП, тыльный контакт из Pd/Ge к n-GaAs, лицевой контакт из слоев Ti/Pd/Ag и антиотражающее покрытие из двух слоев: ТаОх и MgF2. Эффективность таких фотопреобразователей варьируется от 52% до 54,9% при интенсивности падающего излучения ~40 Вт/см2 для длины волны 810 нм. Максимальная эффективность была измерена на фотоэлементе, выращенном на n-GaAs подложке, с широкозонным окном р-GaInP и контактным слоем p++-AlGaInAs.
К недостатку известного фотопреобразователя относится усложненная технология его изготовления, а также необходимость использования токсичных газов (в частности арсина, фосфина и металлорганических соединений), особо чистых химических веществ, а также применять сложное и дорогостоящее оборудование.
Известен фотопреобразователь на основе GaAs (см. патент RU 2547004, МПК H01L 31/18, опубликован 10.04.2015), воспринимающий монохроматическое (в частности лазерное) излучение, совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Фотопреобразователь-прототип включает подложку из n-GaAs, легированную оловом, буферный слой из n-GaAs толщиной не менее 10 мкм, легированный оловом или теллуром, базовый слой из n-GaAs толщиной 3-5 мкм, легированный оловом или теллуром, эмиттерный слой из p-GaAs толщиной 1,5-2,0 мкм, легированный магнием, слой из p-AlxGa1-xAs толщиной 3-30 мкм, легированный магнием или германием, при х=0,3-0,4 в начале роста слоя и при х=0,10-0,15 в приповерхностной области слоя, тыльный омический контакт из Au(Ge)/Au, лицевой омический контакт из Cr/Au и двухслойное антиотражающее покрытие (ZnS/MgF2).
Недостатком фотопреобразователя-прототипа является совпадение в структуре фотопреобразователя металлургической границы между р- и n-эпитаксиальными слоями с границей p-n-перехода, что увеличивает вероятность рекомбинационных потерь носителей тока на дефектах роста в области p-n перехода, а также отсутствие тянущего встроенного электрического поля, что снижает коэффициент собирания носителей тока и соответственно КПД фотопреобразователя. Недостатком фотопреобразователя-прототипа является также недостаточно высокая эффективность преобразования лазерного излучения.
Задачей настоящей полезной модели являлось создание мощного фотопреобразователя на основе GaAs, в котором бы обеспечивалось увеличение собирания носителей тока в длинноволновой области спектра и в результате повышение КПД преобразования узкополосного, в частности, лазерного излучения.
Поставленная задача решается тем, что фотопреобразователь на основе GaAs содержит подложку из GaAs n-типа проводимости, слой тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs, где 0,08≤х≤0,15, легированный оловом, базовый слой из n-GaAs, легированный оловом или теллуром Nn=2-6⋅1017 см-3, эмиттерный слой из p-GaAs, диффузионно легированный цинком, слой из p-AlxGa1-xAs, легированный цинком, при 0,2≤х≤0,3 в начале роста слоя и при 0,10≤х≤0,15 в приповерхностной области слоя, тыльный и лицевой омические контакты и антиотражающее покрытие из слоя оксида тантала Та2O5.
Новым в настоящем фотопреобразователе является введение в структуру слоя тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs, где 0,08≤х≤0,15, способствующего собиранию носителей тока в длинноволновой области спектра, а также легирование цинком слоя из p-AlxGa1-xAs и диффузионное легирование цинком эмиттерного слоя из p-GaAs.
Диффузионное легирование формирует градиент концентрации Np примеси, например, в слое из p-AIGaAs от Np=(1-3)-1019 см-3 на поверхности структуры до Np~(1-5)⋅1018 см-3 на границе со слоем из p-GaAs, в результате образуется встроенное тянущее электрическое поле, которое способствует увеличению коэффициента собирания носителей тока и повышению КПД преобразования.
Выбор цинка обусловлен высоким коэффициентом диффузии в арсениде галлия при температурах выше 600°С, что позволяет за время роста слоя p-AlGaAs сформировать диффузионный р-n переход в GaAs, а также получить высоколегированный поверхностный слой с уровнем легирования Np=(5⋅1018-3⋅1019) см-3, что позволяет создавать к такому слою низкоомные контакты.
Слой из n-AlxGa1-xAs, где 0,08≤х≤0,15, обеспечивает потенциальный барьер для генерированных в слое n-GaAs неосновных носителей заряда (ННЗ), что способствует эффективному собиранию носителей из n-GaAs области обратно к р-n-переходу.
Изменение содержания алюминия в слое из p-AlxGa1-xAs от 0,2≤х≤0,3 до 0,10≤х≤0,15 в процессе роста из одной жидкой фазы обеспечивает как пассивацию поверхности фотоактивного слоя (0,2≤х≤0,3), так и возможность получения низкоомных контактов к поверхностному слою (0,10≤х≤0,15) структуры, а также прозрачность этого слоя для падающего лазерного излучения в диапазоне длин волн (0,8-0,86) мкм.
В настоящем фотопреобразователе слой тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs может иметь толщину 0,2-5,0 мкм.
Базовый слой из n-GaAs может иметь толщину 2-4 мкм и концентрацию носителей тока Nn=(2-6)⋅1017 см.
Эмиттерный слой из p-GaAs может иметь толщину 1-2 мкм.
Слой из p-AlxGa1-xAs может иметь толщину 8-15 мкм.
Тыльный омический контакт может содержать слои: сплава золота с германием Au(Ge) и слоя золота Аu. Лицевой омический контакт может быть выполнен из последовательных слоев хрома Сr и золота Аu
На поверхность фотопреобразователя может быть нанесено антиотражающее покрытие с минимумом отражения в спектральном интервале (810-860) нм из слоя оксида тантала Та2O5.
Настоящая полезная модель поясняется чертежом, где схематично показан фотопреобразователь в поперечном сечении.
Фотопреобразователь содержит полупроводниковую подложку 1 из GaAs n-типа проводимости; слой 2 тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs, где 0,08≤х≤0,15, толщиной 0,5-5 мкм, легированный оловом; базовый слой 3 из n-GaAs, легированный оловом или теллуром, с концентрацией носителей тока (2-6)⋅1017 см-3, толщиной 2-4 мкм; эмиттерный слой 4 из p-GaAs, толщиной 1-2 мкм, сформированный диффузионным легированием цинком во время роста слоя 5; слой 5 из p-AlxGa1-xAs при 0,2≤х≤0,3 в начале роста и при 0,10≤х≤0,15 в приповерхностной области слоя, толщиной 8-15 мкм, легированный цинком; тыльный омический контакт 6, например, из Au(Ge)-Au; фронтальный омический контакт 7, например, из Cr-Au. На лицевую поверхность подложки нанесено антиотражающее покрытие 8, выполненное, например, из Та2O5.
Фотопреобразователь работает следующим образом. При попадании излучения в слой 5 из p-AlxGa1-xAs образуются электронно-дырочные пары, при этом фотоны, энергия которых превышает ширину запрещенной зоны материала, создают носители тока. Выращивание слоя p-AlxGa1-xAs и формирование градиентного легирования цинком (встроенное электрическое поле) увеличивает собирание носителей в коротковолновой области. Далее в области p-n-перехода носители разделяются (на границе базового слоя 3 из n-GaAs и эмиттерного слоя 4 из p-GaAs) и направляются соответственно к контакту 6 и контакту 7, в результате чего возникает фото-ЭДС. Для увеличения собирания длинноволновых фотонов (улучшения спектральных характеристик ФП) структура фотопреобразователя содержит слой 2 тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs. Для более эффективного собирания носителей толщина базового слоя 3 из n-GaAs должна составлять 2-4 мкм, поскольку диффузионная длина неосновных носителей тока в n-GaAs с Nn=(2-6)⋅1017 см-3 составляет 4-8 мкм, а носители проходят расстояние от слоя тыльного потенциального барьера и обратно в сторону р-n перехода. Для снижения контактного сопротивления слой 5 p-AlxGa1-xAs легирован цинком с достаточно высокой концентрацией носителей тока на поверхности Np=(5-1018-3⋅1019) см-3. Для снижения оптических потерь (отражение света от поверхности ФП) в фотопреобразователе использовано антиотражающее покрытие 8, которое позволяет повысить фототок фотопреобразователя на величину порядка 30%.
Пример 1. По настоящей полезной модели методом жидкофазной эпитаксии был изготовлен фотопреобразователь лазерного излучения. Он содержит последовательно выращенные на монокристаллической подложке арсенида галлия n-типа проводимости слои: слой тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs с х=0,08, толщиной 5 мкм, легированный оловом, базовый слой из n-GaAs, легированный оловом, с концентрацией носителей тока 2⋅1017 см-3, толщиной 4 мкм, эмиттерный слой из p-GaAs, толщиной 2 мкм, сформированный диффузионным легированием цинком, слой из p-AlxGa1-xAs при х=0,3 в начале роста слоя и при х=0,15 в приповерхностной области слоя, толщиной 15 мкм, легированный цинком. Затем были сформированы: тыльный контакт из сплава золота с германием Au(Ge) и слоя золота Аu, лицевой контакт из слоев Сr и Аu и антиотражающее покрытие (Та2O5).
Пример 2. По настоящей полезной модели методом эпитаксиального выращивания был изготовлен фотопреобразователь монохроматического излучения, содержащий последовательно выращенные слои на подложке арсенида галлия n-типа проводимости: слой тыльного потенциального барьера n-AlxGa1-xAs с х=0,15, легированный оловом, толщиной 0,5 мкм, базовый слой n-GaAs, с концентрацией носителей тока 6⋅1017 см-3, толщиной 2 мкм, легированный оловом, эмиттерный слой p-GaAs, толщиной 1 мкм, сформированный диффузионным легированием цинком, слой p-AlxGa1-xAs при х=0,2 в начале роста слоя и с х=0,1 в приповерхностной области слоя, толщиной 8 мкм, легированный цинком, тыльный контакт из сплава Au(Ge) и слоя золота Аu, лицевой контакт из слоев Сr и Аu и антиотражающее покрытие (Та2O5).
Были сняты нагрузочные характеристики фотопреобразователей, полученных в примере 1 и в примере 2. Для падающего лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,8-0,86 мкм были достигнуты значения КПД вплоть до 57-58% на образцах размером от 2,5×2,5 мм2 до 20×20 мм2, что находится на уровне лучших мировых значений.
Claims (6)
1. Фотопреобразователь на основе GaAs, содержащий подложку из GaAs n-типа проводимости, базовый слой из n-GaAs, легированный оловом или теллуром, эмиттерный слой из p-GaAs, слой из p-AlxGa1-xAs при 0,2≤x≤0,3 в начале роста и при 0,10≤x≤0,15 в приповерхностной области слоя, тыльный и лицевой омические контакты и антиотражающее покрытие, отличающийся тем, что между подложкой и базовым слоем выращен слой тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs, где 0,08≤x≤0,15, легированный оловом, эмиттерный слой из p-GaAs диффузионно легирован цинком и слой из p-AlxGa1-xAs легирован цинком.
2. Фотопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что слой тыльного потенциального барьера из n-AlxGa1-xAs выполнен толщиной 0,2-5,0 мкм.
3. Фотопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что базовый слой из n-GaAs выполнен толщиной 2-4 мкм и концентрация носителей тока в нем составляет (2-6)⋅1017 см-3.
4. Фотопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что эмиттерный слой из p-GaAs выполнен толщиной 1-2 мкм.
5. Фотопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что слой из p-AlxGa1-xAs выполнен толщиной 8-15 мкм.
6. Фотопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что антиотражающее покрытие выполнено из оксида тантала Ta2O5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016143699U RU170349U1 (ru) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ GaAs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016143699U RU170349U1 (ru) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ GaAs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU170349U1 true RU170349U1 (ru) | 2017-04-21 |
Family
ID=58641074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016143699U RU170349U1 (ru) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ GaAs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU170349U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676228C1 (ru) * | 2018-02-19 | 2018-12-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Мощный импульсный свч фотодетектор |
| RU2791961C1 (ru) * | 2022-06-03 | 2023-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления фотоэлектрического преобразователя лазерного излучения |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4427841A (en) * | 1982-06-29 | 1984-01-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Back barrier heteroface AlGaAs solar cell |
| US20030136442A1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-24 | Tatsuya Takamoto | Group III-V solar cell |
| US8895847B2 (en) * | 2008-10-23 | 2014-11-25 | Alta Devices, Inc. | Photovoltaic device with increased light trapping |
| RU2547004C1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaAs |
-
2016
- 2016-11-07 RU RU2016143699U patent/RU170349U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4427841A (en) * | 1982-06-29 | 1984-01-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Back barrier heteroface AlGaAs solar cell |
| US20030136442A1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-24 | Tatsuya Takamoto | Group III-V solar cell |
| US8895847B2 (en) * | 2008-10-23 | 2014-11-25 | Alta Devices, Inc. | Photovoltaic device with increased light trapping |
| RU2547004C1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaAs |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676228C1 (ru) * | 2018-02-19 | 2018-12-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Мощный импульсный свч фотодетектор |
| RU2791961C1 (ru) * | 2022-06-03 | 2023-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления фотоэлектрического преобразователя лазерного излучения |
| RU2806342C1 (ru) * | 2023-03-13 | 2023-10-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Фотодетектор лазерного излучения |
| RU2805290C1 (ru) * | 2023-03-31 | 2023-10-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Фотоэлектрический преобразователь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI600173B (zh) | 在中間電池中具有低能隙吸收層之多接面太陽能電池及其製造方法 | |
| US5853497A (en) | High efficiency multi-junction solar cells | |
| Schubert et al. | High-voltage GaAs photovoltaic laser power converters | |
| US8101856B2 (en) | Quantum well GaP/Si tandem photovoltaic cells | |
| AU2010208225B2 (en) | High efficiency Group III-V compound semiconductor solar cell with oxidized window layer | |
| TW201251079A (en) | Photon recycling in an optoelectronic device | |
| JP2013543278A (ja) | 多接合型太陽電池に関してＩｎＰ格子定数を有する広バンドギャップのタイプＩＩトンネル接合 | |
| EP2345088A2 (en) | Integration of a photovoltaic device | |
| US20150179857A1 (en) | Semiconductor epitaxial structures and semiconductor optoelectronic devices comprising the same | |
| JP2019515510A (ja) | 金属ディスク・アレイを備えた積層型太陽電池 | |
| RU2539102C1 (ru) | Многопереходный солнечный элемент | |
| Andreev et al. | Solar cells based on gallium antimonide | |
| Khvostikov et al. | GaSb photovoltaic cells for laser power conversion | |
| RU170349U1 (ru) | ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ GaAs | |
| Tan et al. | Dilute nitride GaInNAs and GaInNAsSb for solar cell applications | |
| Gamel et al. | Effect of front-surface-field and back-surface-field on the performance of GaAs based-photovoltaic cell | |
| RU2442242C1 (ru) | Многопереходный преобразователь | |
| RU2646547C1 (ru) | Фотопреобразователь лазерного излучения | |
| RU2364007C1 (ru) | Многослойный фотопреобразователь | |
| RU2607734C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕМЕНТА НА ОСНОВЕ GaAs | |
| Andreev et al. | High-efficiency AlGaAs-GaAs solar cells with internal Bragg reflector | |
| JPH0955522A (ja) | トンネルダイオード | |
| El-Gahouchi et al. | Optimized duplicated-junction solar cells: An innovative approach for energy harvesting at ultra-high concentrations | |
| Ünal et al. | Spectral response of porous silicon based photovoltaic devices | |
| Dong et al. | Solar cells with InGaN/GaN and InP/InGaAsP and InGaP/GaAs multiple quantum wells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190329 Effective date: 20190329 |