Автoры: Арбузoв Юрий Дмитриевич, Евдoкимoв Владимир Михайлoвич, Стребкoв Дмитрий Семенoвич, Шепoвалoва Ольга Вячеcлавoвна.
Изoбретение oтнocитcя к электрoннoй технике, а именнo к прибoрам, преoбразующим энергию электрoмагнитнoго излучения в электричеcкую, и технологии их изготовления, в чаcтноcти к полупроводниковым фотоэлектричеcким генераторам. Полупроводниковый фотоэлектричеcкий генератор cодержит подложку, полупроводниковые cлои, проcветляющее покрытие, металличеcкие контакты. При этом cоглаcно изобретению на лицевой cтороне генератора раcположено множеcтво оcажденных cлоев, образующих диодные планарные n+-р-р+ или р+-n-n+, или n-р cтруктуры, соединенные последовательно по направлению распространения излучения. Один или два линейных размера каждой диодной структуры не превышает диффузионной длины неосновных носителей заряда в базовой области. Толщина диодной структуры в направлении распространения излучения обратно пропорциональны максимальному коэффициенту поглощения излучения в полупроводниковом материале. Также предложен способ изготовления фотоэлектрического генератора описанной выше конструкции. Изобретение обеспечивает увеличение выходного напряжения и повышение эффективности преобразования концентрированного излучения.
В способе изготовления полупроводникового фотоэлектрического генератора, включающем создание структуры с n-р переходом на полупроводниковой подложке, металлизацию, нанесение просветляющего покрытия, путем последовательного осаждения на лицевой стороне генератора создают множество полупроводниковых слоев толщиной 10 нм-10 мкм, образующих диодные планарные n+-р-р+ или р+-n-n+, или n-р структуры, при этом один или два линейных размера каждой диодной структуры не превышают диффузионной длины неосновных носителей заряда в базовой области, а толщины диодных структур в направлении распространения излучения обратно пропорциональны максимальному коэффициенту поглощения излучения в полупроводниковом материале, на полученную многослойную планарную матрицу подают импульсное напряжения, пробивают обратносмещенные переходы, образуя последовательное соединенные структуры по направлению распространения излучения.
Пример конкретного выполнения.
Фотоэлектрический генератор представляет собой множество эпитаксиальных слоев толщиной 10 нм - 10 мкм, образующих планарные структуры с n+-р-р+ переходами, на полупроводниковой подложке из кремния n-типа марки КДБ 0,5(0.1) с пробитыми обратносмещенными р+-n переходами, с отражающим покрытием в виде нитрида кремния типа SixNy или Та2O5, причем последний эффективно использовать, т.к. Та2O5 имеет высокое пропускание в УФ-диапазоне, с металлическими контактами из слоев никеля-меди-олова.
Пример изготовления фотогенератора.
На подложке из кремния n-типа марки КДБ 0,5(0.1) йонно-молекулярной эпитаксией создают многослойную эпитаксиальную n-р-n- -р структуру из 2-100 структур с n-р переходами, проводя поочередно легирование бором и фосфором, при этом толщина слоев 10 нм ÷ 10 мкм.
Металлизацию осуществляют напылением в вакууме или химическим осаждением металла. Полученные заготовки шлифуют и протравливают в растворе состава HF:HNO3=1:2 при комнатной температуре в течение 10-20 секунд для снятия шунтов, тщательно промывают, сушат.
Далее на матрицы заготовки подают импульсное напряжение величиной 0,5-1,2 В на один р-n переход при емкости 1,5·10-2-10·10-2Ф и пробивают обратносмещенные переходы, создавая последовательное соединение планарных структур.
Затем на рабочей поверхности формируют просветляющее покрытие: например, покрывают при нагревании пленкой нитрида кремния типа SixNy осаждением из парогазовой фазы, содержащей моносилан и азот. Облуживают припоем ПОС-60, присоединяют токоотводы.
В результате получается конструкция фотоэлектрического генератора, представленная на фиг.1.
Формула изобретения
1. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор, содержащий подложку, полупроводниковые слои р-типа и n-типа, просветляющее покрытие, металлические контакты, отличающийся тем, что на лицевой стороне генератора расположено множество осажденных слоев, образующих диодные планарные n+-р-р+, или р+-n-n+, или n-р структуры, соединенные последовательно по направлению распространения излучения, один или два линейных размера каждой диодной структуры не превышает диффузионной длины неосновных носителей заряда в базовой области, а толщина диодной структуры в направлении распространения излучения обратно пропорциональна максимальному коэффициенту поглощения излучения в полупроводниковом материале.
2. Полупроводниковый фотоэлектрический генератор по п.1, отличающийся тем, что просветляющее покрытие расположено также и на торцах, а рабочая поверхность, на которую поступает дополнительное излучение, расположена, по крайней мере, еще на одной поверхности генератора.
3. Способ изготовления полупроводникового фотоэлектрического генератора путем создания осаждением структуры с n-р переходом на полупроводниковой подложке, металлизации, нанесения просветляющего покрытия, отличающийся тем, что путем последовательного осаждения на лицевой стороне генератора создают множество полупроводниковых слоев толщиной 10 нм - 10 мкм, образующих диодные планарные n+-р-р+, или р+-n-n+, или n-р структуры, при этом один или два линейных размера каждой диодной структуры не превышают диффузионной длины неосновных носителей заряда в базовой области, а толщины диодных структур в направлении распространения излучения обратно пропорциональны максимальному коэффициенту поглощения излучения в полупроводниковом материале, на полученную многослойную планарную матрицу подают импульсное напряжение, пробивают обратносмещенные переходы, образуя последовательно соединенные структуры по направлению распространения излучения.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что просветляющее покрытие наносится также и на торцевые поверхности.
5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что множество слоев создают путем проведения последовательной эпитаксии.
