RU205312U1 - PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP - Google Patents

PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP Download PDF

Info

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
Application number
RU2021104825U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Сергеевич Эполетов
Артем Евгеньевич Маричев
Борис Васильевич Пушный
Роман Александрович Салий
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority to RU2021104825U priority Critical patent/RU205312U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU205312U1 publication Critical patent/RU205312U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [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, H01S 5/026, publ. 29.08.2012), including a substrate of n-type InP, a buffer layer of n-InP, absorbing an undoped InGaAs layer, a p-type InP layer and a p-type InGaAs contact layer to obtain ohmic contacts. The contact to the p-type layer was obtained by sputtering titanium, platinum and gold in such a mode that the contact covered the entire p-region above the diffusion pn-junction.

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 substrate 1 of n-type InP, on which a buffer layer 2 of n-type InP is formed, an active region 3 of undoped InGaAs or InGaAsP, an upper layer 4 of InP p-type conductivity, contact layer 7 made of p-type InAsP with a thickness of (100-300) nm, n - contact 5, deposited on the substrate 1, p-contact 6, deposited on the contact layer 7.

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)

1. Фотоэлектрический преобразователь, включающий подложку из InP n-типа проводимости, буферный слой из InP n-типа проводимости, активную область из InGaAs или InGaAsP, верхний слой из InP р-типа и подконтактный слой InAsP р-типа проводимости, n- и р-контакты, нанесенные соответственно на подложку и на подконтактный слой, отличающийся тем, что подконтактный слой выполнен из InAsP р-типа проводимости толщиной (100-300) нм.1. A photovoltaic converter including an n-type InP substrate, an n-type InP buffer layer, an InGaAs or InGaAsP active region, a p-type InP top layer and a p-type InAsP contact layer, n- and p - contacts deposited on the substrate and on the contact layer, respectively, characterized in that the contact layer is made of p-type InAsP with a thickness of (100-300) nm. 2. Фотоэлектрический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что подконтактный слой выполнен из InAs0,98P0,02.2. The photoelectric converter according to claim 1, characterized in that the contact layer is made of InAs 0.98 P 0.02 .
RU2021104825U 2021-02-25 2021-02-25 PHOTOELECTRIC CONVERTER BASED ON InP RU205312U1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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