Импульсное лазерное напыление тонких пленок Al-=SUB=-x-=/SUB=-Ga-=SUB=-1-x-=/SUB=-As и GaP на подложках Si для фотопреобразователей

Abstract

Методом импульсного лазерного напыления получены тонкие (до 1 мкм) пленки AlGaAs и GaP на крем-ниевых подложках. Проанализированы методы снижения количества структурных дефектов в полученных пленках, определено влияние механических напряжений на гетероструктуры AlGaAs/Si, GaP/Si методом комбинационного рассеяния света. Исследовано применение Al 0.3 Ga 0.7 As и GaP в качестве широкозонного окна кремниевого фотопреобразователя. Исследованы спектральные характеристики фотоэлементов на основе Al 0.3 Ga 0.7 As/Si и GaP/Si. Данные гетероструктуры могут быть использованы в качестве первого p−n-перехода многопереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния. Одним из путей решения этой задачи является поиск некоторых технологических усовершенствова-ний, направленных на снижение количества дефек-тов кристаллической структуры на границе пленка A III B V − подложка Si , а также нахождение таких мето-дов получения, которые могли бы заметно упростить и удешевить процесс выращивания гетероструктур GaP/Si, AlGaAs/Si без потери качества.Основными проблемами получения слоев соединений A III B V на подложках Si являются большое рассогласова-ние постоянной решетки, а также коэффициента терми-ческого расширения (КТР). Различие в этих параметрах порождает возникновение прорастающих дислокаций в эпитаксиальных пленках A III B V и, как следствие, сниже-ние эффективности солнечных элементов на их основе.Влияние решеточного рассогласования можно сни-зить, получая слои, близкие по параметру решетки к кремнию (например, слои GaP или In x Ga 1−x P), влияние же разницы КТР пленки и подложки снизить более проблематично. Добиться снижения количества прорас-тающих дислокаций возможно при низкой температуре получения пленок. Таким образом, для пленок соедине-ний A III B V на кремниевых подложках при согласовании параметров решетки критичным оказывается большая разница в КТР пленки и подложки. Очевидно, что по-нижение температуры выращивания будет являться од-ним из основных путей получения монокристаллических пленок A III B V на Si с низкой плотностью прорастающих дислокаций.Наиболее перспективным в этом отношении методом, обеспечивающим низкотемпературный синтез тонких пленок A III B V , является метод импульсного лазерного напыления (ИЛН). Качество пленок, получаемых мето-дом ИЛН, сопоставимо с качеством пленок, синтезиру-емых методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), этот факт подтверждается в работе [7]. Немаловажным достоинством метода ИЛН, кроме уже упомянутого низкотемпературного роста эпитаксиальных пленок, яв-ляется точный контроль толщины напыляемой пленки.Целью данной работы является получение тонких пленок Al 0.3 Ga 0.7 As и GaP на Si, исследование их струк-турных свойств и спектральных характеристик ФЭП AlGaAs/Si и GaP/Si. Методики эксперимента

Наногетероструктуры AlInGaPAs/GaAs/Si для фотоэлектрических преобразователей, полученные методом импульсного лазерного напыления

“…Наиболее перспективным в этом отношении методом, обеспечивающим низкозатратный рост нанопленок А 3 В 5 , является метод импульсного лазерного напыления (ИЛН) [6]. Важным достоинством метода ИЛН кроме уже упомянутого низкотемпературного роста нанопленок является точный контроль толщины эпитаксиальной пленки.…”

“…Расстояние от поверхности мишени до подложки составляло 50 mm. Процесс синтеза проводился согласно схеме последовательных операций с применением процедуры термоциклирования, описанной нами ранее в работе [6].…”

Каскадные солнечные элементы на основе наногетероструктур GaP/Si/Ge

“…В настоящее время хорошо известны успехи в создании эффективных СЭ на основе гетероструктур соединений A 3 B 5 . Возможности дальнейшего повышения эффективности фотоэлектрического преобразования солнечной энергии связаны с разработкой каскадных элементов, созданных на основе гетероструктур A 3 B 5 с концентраторами излучения [2,3].…”

“…Наногетероструктуры GaP/Si/Ge были выращены на подложках p-Si (001) методом импульсного лазерного напыления. Данная технология выращивания наногетероструктур представлена нами в работах [5,6]. При напылении нанослоев GaP на подложку кремния p-типа проводимости в подложке формируется p−n-переход между подложкой Si p-типа и приповерхностным слоем Si n-типа проводимости, который возникает в результате диффузии атомов фосфора в подложку.…”

“…1, а). Формирование нижнего германиевого каскада осуществлялось на предварительно выращенном слое SiGe по методике [5].…”