RU205312U1 - PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP - Google Patents
PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP Download PDFInfo
- Publication number
- RU205312U1 RU205312U1 RU2021104825U RU2021104825U RU205312U1 RU 205312 U1 RU205312 U1 RU 205312U1 RU 2021104825 U RU2021104825 U RU 2021104825U RU 2021104825 U RU2021104825 U RU 2021104825U RU 205312 U1 RU205312 U1 RU 205312U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- inp
- type
- contact
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium 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
- H01L31/04—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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к полупроводниковой технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФЭП) на основе фосфида индия (InP), освещаемых со стороны подложки, и может быть использована для преобразования световой энергии, в частности лазерного излучения, в электрическую энергию. Фотоэлектрический преобразователь содержит подложку из InP n-типа проводимости, на которой сформированы буферный слой из InP n-типа проводимости, активная область из нелегированного InGaAs или InGaAsP, верхний слой из InP р-типа проводимости, подконтактный слой из InAsP р-типа проводимости толщиной (100-300) нм, n - контакт, нанесенный на подложку, р-контакт 6, нанесенный на подконтактный слой. Фотоэлектрический преобразователь имеет уменьшенное сопротивление контакта р-типа проводимости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to semiconductor technology, namely to photoelectric converters (PECs) based on indium phosphide (InP), illuminated from the side of the substrate, and can be used to convert light energy, in particular laser radiation, into electrical energy. The photovoltaic converter contains an n-type InP substrate, on which a buffer layer of n-type InP, an active region of undoped InGaAs or InGaAsP, an upper layer of p-type InP, a contact layer of p-type InAsP with a thickness of ( 100-300) nm, n - contact deposited on the substrate, p-contact 6, deposited on the subcontact layer. The photovoltaic converter has a reduced p-type contact resistance. 1 wp f-ly, 2 dwg
Description
Настоящая полезная модель относится к полупроводниковой технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФЭП) на основе фосфида индия (InP), освещаемых со стороны подложки, и может быть использована для преобразования световой энергии, в частности лазерного излучения, в электрическую энергию.The present utility model relates to semiconductor technology, namely to photoelectric converters (PECs) based on indium phosphide (InP), illuminated from the side of the substrate, and can be used to convert light energy, in particular laser radiation, into electrical energy.
Одной из причин потерь энергии в полупроводниковых приборах, в частности в фотоэлектрических преобразователях, являются потери на сопротивлении контактов. Уменьшение сопротивления контактов является важной проблемой для любых силовых приборов, например, для фотоприемников мощного лазерного излучения. В приборах на основе фосфида индия (InP) существует проблема получения омических контактов к InP. InP р-типа проводимости характеризуется высоким удельным сопротивлением и низкой подвижностью зарядов, из-за чего получение к нему омических контактов с низким сопротивлением представляет определенные сложности.One of the reasons for energy loss in semiconductor devices, in particular in photovoltaic converters, is the loss on the resistance of the contacts. Reducing the contact resistance is an important problem for any power devices, for example, for high-power laser photodetectors. In devices based on indium phosphide (InP), there is a problem of obtaining ohmic contacts to InP. InP p-type conductivity is characterized by high resistivity and low charge mobility, which is why obtaining ohmic contacts with low resistance to it presents certain difficulties.
Известен фотодиод на основе InP (см. KR101738939, МПК H01L 31/0224, H01L 31/0306, опубл. 23.05.2017), который состоит из подложки InP, стоп-слоя травления из InGaAs, контактного слоя из n-InP, активного слоя из нелегированного InGaAs, слоя из нелегированного InP, просветляющего покрытия и электрических контактов. При этом в процессе формирования структуры в слое из InP изготавливают мезы в виде круга, протравленного на глубину покрывающего слоя, и кольца, протравленного на глубину немного большую, чем у покрывающего слоя, для дальнейшего формирования активационной зоны и защитного кольца. На протравленные мезы наносят Zn:SOG. При этом во избежание легирования лицевой поверхности диода, ее предварительно закрывают слоем SiO2 или SixNy. После нанесения Zn:SOG на его поверхности изготавливают электрические контакты.Known photodiode based on InP (see KR101738939, IPC H01L 31/0224, H01L 31/0306, publ. 23.05.2017), which consists of an InP substrate, an InGaAs etching stop layer, an n-InP contact layer, an active layer made of undoped InGaAs, undoped InP layer, antireflection coating and electrical contacts. In this case, during the formation of the structure in the InP layer, meshes are made in the form of a circle etched to the depth of the covering layer and a ring etched to a depth slightly greater than that of the covering layer for further formation of the activation zone and protective ring. Zn: SOG is applied to the etched meshes. In this case, in order to avoid doping the front surface of the diode, it is preliminarily covered with a layer of SiO 2 or Si x N y . After applying Zn: SOG, electrical contacts are made on its surface.
Недостатком известного фотодиода является сложность получения омического контакта на границе Zn-InGaAs.The disadvantage of the known photodiode is the difficulty of obtaining an ohmic contact at the Zn-InGaAs interface.
Известен ФЭП на основе InP (см. CN202405297, МПК H01L 31/105, H01L 31/0224, H01S 5/026, опубл. 29.08.2012), включающий подложку из InP n-типа проводимости, буфферный слой из n-InP, поглощающий слой из нелегированного InGaAs, слой из InP р-типа проводимости и подконтактный слой из InGaAs р-типа проводимости для получения омических контактов. Контакт к слою р-типа проводимости был получен напылением титана, платины и золота в таком режиме, чтобы контакт закрывал всю р-область над диффузионным pn-переходом.A known PVC based on InP (see CN202405297, IPC H01L 31/105, H01L 31/0224,
Недостатком известного ФЭП является использование в качестве подконтактного слоя к контактам р-типа проводимости слоя из InGaAs, который имеет значительно высокое сопротивление.The disadvantage of the known PVC is the use of a layer of InGaAs, which has a significantly high resistance, as a contact layer to contacts of p-type conductivity.
Известен ФЭП на основе InP (см. ЕР0404987, МПК H01L 31/0224, H01L 31/105, опубл. 02.01.1991), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. ФЭП-прототип включает подложку из InP n-типа проводимости, буферный слой из n-InP, активную область из n- и р- InGaAs, подконтактный слой р-типа проводимости из InGaAs или из InGaAsP, n- и р-контакты, нанесенные соответственно на подложку и на промежуточный слой, и слой из InP р-типа проводимости, нанесенный вне р-контакта.Known FEP based on InP (see EP0404987, IPC H01L 31/0224, H01L 31/105, publ. 02.01.1991), which coincides with the present technical solution for the greatest number of essential features and taken as a prototype. The prototype PVC includes a substrate of n-type InP, a buffer layer of n-InP, an active region of n- and p-InGaAs, a p-type subcontact layer of InGaAs or InGaAsP, n- and p-contacts deposited, respectively on the substrate and on the intermediate layer, and a layer of p-type InP deposited outside the p-contact.
Недостатком известного фотопреобразователя-прототипа является то, что использование к контактам р-типа проводимости подконтактного слоя из InGaAs или из InGaAsP не обеспечивают небольшое сопротивление для контакта р-типа проводимости.The disadvantage of the known photoconverter-prototype is that the use of a p-type conductivity contact layer from InGaAs or InGaAsP to contacts does not provide a small resistance for a p-type conductivity contact.
Задачей настоящего технического решения являлась разработка фотоэлектрического преобразователя на основе InP, который бы имел минимальное сопротивление контакта р-типа проводимости.The objective of this technical solution was to develop a photoelectric converter based on InP, which would have a minimum contact resistance of p-type conductivity.
Поставленная задача решается тем, что фотоэлектрический преобразователь включает подложку InP n-типа проводимости, буферный слой InP n-типа проводимости, активную область из нелегированного InGaAs, верхний слой InP р-типа проводимости, подконтактного слоя InAsP р-типа проводимости, n- и р-контактов, нанесенных соответственно на подложку и на подконтактный слой. Новым в настоящей полезной модели является выполнение подконтактного слоя из InAsP р-типа проводимости толщиной (100-300) нм.The problem is solved by the fact that the photovoltaic converter includes an n-type InP substrate, an n-type InP buffer layer, an active region of undoped InGaAs, an upper p-type InP layer, a p-type InAsP contact layer, n- and p - contacts applied to the substrate and to the contact layer, respectively. New in the present utility model is the implementation of a p-type InAsP subcontact layer with a thickness of (100-300) nm.
В фотоэлектрическом преобразователе подконтактный слой может быть выполнен из InAs0,98P0,02, обеспечивающий наименьшее сопротивление контакта р-типа проводимости.In a photovoltaic converter, the subcontact layer can be made of InAs 0.98 P 0.02 , which provides the lowest p-type contact resistance.
Толщина (100-300) нм подконтактного слоя, обусловлена тем, что при толщине подконтактного слоя меньше 100 нм при вплавлении контактов возможно взаимодействие контактной металлизации и нижележащих слоев, а при толщине более 300 нм, слой может начать оказывать значительное влияние на характеристики прибора, в том числе на смещение области пространственного заряда.The thickness (100-300) nm of the contact layer is due to the fact that when the thickness of the contact layer is less than 100 nm, when contacts are fused, the interaction of contact metallization and the underlying layers is possible, and at a thickness of more than 300 nm, the layer can begin to have a significant effect on the characteristics of the device. including the displacement of the space charge region.
Настоящий ФЭП поясняется чертежом, где:This FEP is illustrated by a drawing, where:
на фиг.1 схематически изображен вид сбоку в разрезе на ФЭП;figure 1 schematically shows a side view in section on the FEP;
на фиг.2 показан вид сверху на ФЭП.figure 2 shows a top view of the FEP.
Настоящий ФЭП (см. фиг.1, фиг.2) содержит подложку 1 из InP n-типа проводимости, на которой сформированы буферный слой 2 из InP n-типа проводимости, активная область 3 из нелегированного InGaAs или InGaAsP, верхний слой 4 из InP р-типа проводимости, подконтактный слой 7 из InAsP р-типа проводимости толщиной (100-300) нм, n - контакт 5, нанесенный на подложку 1, р-контакт 6, нанесенный на подконтактный слой 7.The present PVC (see Fig. 1, Fig. 2) contains a
На двух подложках из InP (100), легированных Sn с концентрацией n=3⋅1018 см-3, методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений (МОСГФЭ) были выращены структуры ФЭП-прототипа и настоящего ФЭП. Структуры отличались составом подконтактного слоя: в прототипе использован подконтактный слой InGaAs р-типа проводимости, а в настоящем ФЭП использован подконтактный слой InAsP р-типа проводимости. Подконтактные слои были легированы Zn с концентрацией р=1⋅1018 см-3 и имели толщину 200 нм. На полученные структуры через маску были нанесены контакты AgMn/Ni/Au с толщинами слоев 800/600/1000 А соответственно. Затем контакты вплавляли при температуре 380°С в атмосфере азота в течение 30 секунд. Удельные контактные сопротивления были измерены методом передающей линии (transmission line method). В результате измерений получено, что удельное сопротивление контактов в ФЭП-прототипе составило 3,9⋅10-3 Ом⋅см2, а удельное сопротивление контактов в настоящем ФЭП составило 4⋅10-4 Ом⋅см2.On two InP (100) substrates doped with Sn with a concentration of n = 3⋅10 18 cm -3 , the structures of the prototype PVC and the real PVC were grown by the method of gas-phase epitaxy from organometallic compounds (MOCVE). The structures differed in the composition of the contact layer: in the prototype, a p-type InGaAs contact layer was used, and in the present PVC, a p-type InAsP contact layer was used. The subcontact layers were doped with Zn with a concentration of p = 1⋅10 18 cm -3 and had a thickness of 200 nm. AgMn / Ni / Au contacts with layer thicknesses of 800/600/1000 A, respectively, were applied to the structures obtained through a mask. Then the contacts were fused at a temperature of 380 ° C in a nitrogen atmosphere for 30 seconds. The specific contact resistances were measured by the transmission line method. As a result of measurements, it was obtained that the resistivity of contacts in the prototype PVC was 3.9⋅10 -3 Ohm⋅cm 2 , and the resistivity of contacts in this PVT was 4⋅10 -4 Ohm⋅cm 2 .
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104825U RU205312U1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104825U RU205312U1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU205312U1 true RU205312U1 (en) | 2021-07-08 |
Family
ID=76820379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021104825U RU205312U1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU205312U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2080690C1 (en) * | 1992-05-12 | 1997-05-27 | Научно-исследовательский институт цифрового телевидения Минского производственного объединения "Горизонт" | Light-to-voltage converter |
CN102623575A (en) * | 2012-04-17 | 2012-08-01 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Structure and method for growing indium gallium arsenide (InGaAs) battery layer on indium phosphide (InP) substrate |
RU2605839C2 (en) * | 2015-03-03 | 2016-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" (Госкорпорация "РОСКОСМОС") | Photoelectric converter |
CN103346191B (en) * | 2013-06-06 | 2017-01-25 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs four-knot cascade solar cell and preparation method thereof |
RU2672760C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-11-19 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Method of manufacturing photoconverter with built-in diode on germanic substrate |
-
2021
- 2021-02-25 RU RU2021104825U patent/RU205312U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2080690C1 (en) * | 1992-05-12 | 1997-05-27 | Научно-исследовательский институт цифрового телевидения Минского производственного объединения "Горизонт" | Light-to-voltage converter |
CN102623575A (en) * | 2012-04-17 | 2012-08-01 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Structure and method for growing indium gallium arsenide (InGaAs) battery layer on indium phosphide (InP) substrate |
CN103346191B (en) * | 2013-06-06 | 2017-01-25 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs four-knot cascade solar cell and preparation method thereof |
RU2605839C2 (en) * | 2015-03-03 | 2016-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" (Госкорпорация "РОСКОСМОС") | Photoelectric converter |
RU2672760C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-11-19 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Method of manufacturing photoconverter with built-in diode on germanic substrate |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106098836B (en) | Communication avalanche photodide and preparation method thereof | |
KR101046219B1 (en) | Solar cell having a selective emitter | |
KR101948206B1 (en) | thin film type solar cell and the fabrication method thereof | |
US20110056544A1 (en) | Solar cell | |
CN105118886A (en) | High-response avalanche photodiode fabrication method | |
KR101878397B1 (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
CN113921646B (en) | Single-photon detector, manufacturing method thereof and single-photon detector array | |
US9537025B1 (en) | Texturing a layer in an optoelectronic device for improved angle randomization of light | |
CA1225730A (en) | Back-illuminated photodiode with a wide bandgap cap layer | |
JP3646940B2 (en) | Solar cell | |
CN116053336A (en) | Preparation method of light trapping structure on surface of InGaAs avalanche detector | |
CN213212172U (en) | High-responsivity detector for 850nm waveband | |
RU205312U1 (en) | PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP | |
CN108447940A (en) | Back-to-back biabsorption Si-based photodetectors and preparation method | |
US4894703A (en) | Restricted contact, planar photodiode | |
US4990989A (en) | Restricted contact planar photodiode | |
Huang et al. | Highly uniform photo-sensitivity of large-area planar InGaAs pin photodiodes with low specific contact resistance of gallium zinc oxide | |
WO2010087312A1 (en) | Thin film photoelectric conversion device and method for manufacturing same | |
Kim et al. | Improvement of dark current using InP/InGaAsP transition layer in large-area InGaAs MSM photodetectors | |
KR101459650B1 (en) | High Performance Selective Emitter Device and Method of Fabricating the Same | |
Yang et al. | Design of novel InP/InGaAs photodetectors with NiO transparent p-region and electrode | |
KR101897168B1 (en) | Solar cell | |
RU221645U1 (en) | Semiconductor Photodiode for Infrared Radiation | |
TWI455329B (en) | Solar cell and method of making the same | |
KR100676733B1 (en) | UV detector having NIP Structure |