Способ получения полупроводниковых твердых растворов — SU 1061658 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ц 4 Н 01 Ь 21/322 ПИСАН ОБРЕТ ТВ ВИДЕТ Н АВТОРСН. го состава и вв меси в процессе о т л и ч а ю щ с целью улучшени рактеристик при ния длины смеще сителей заряда, щей примеси исп дающую водородо концентрацией не 10 /о с К с й ческого сос а осуществля ЕЕ ж значение предельн растворимости и э ионизации введенн меси соответствен значение коэффици е 4 оэЕ ергии т точке поглощения свет ерги-,для фотонов с ей ЬЯ = Е (Х) эффективное время неравновесных нос жизни телей заряд ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(56) Кц М., В РасК 1. Хп ес салоп е Рес С- гоЬшдпез. сепзе д.п (АР, Са ) Аз Юодез ой гайей епегяу нар.д. АррР. Роуз., 1966, ч.37, . р.3733.Кгоешег Н. Аиазх-е Рессгдс апй разипа 8 пегь.е Где Из дп попппИогш зешсопйогйогз.КСА Кеч., 1957, ч. 18, р.332. :(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТВЕРДЫХРАСТВОРОВ для силовых диодов и солнечных элементов на основе по крайней мере двух полупроводниковых соединений, образующих непрерывный ряд твердых растворов, включающий управление градиентом ширины запрещенной эоны раствора ч Г, путем изменения его химнческо.801061658 дение легирующей приего выращивания,и й с я тем, что,я электрических хаоров путем увеличения неравновесных но.в качестве легируюользуют примесь, созодобные центры, слежащей в диапазоо , а изменениеава твердого раствосогласно условию106.1 б 58 Изобретение относится к полупро, водниковой технике, а именно к способам получения полупроводниковых твердых растворов, задача которыхсостоит в управлении электрическими параметрами полупроводника и, в частности, диапазоном значений длин смещения неравновесных носителей заряда (ННЗ). Высокие значения длины смещения ННЗ необходимы для создания 10 ряда высокоэффективных полупроводниковых приборов, таких, например, как солнечные фотоэлементы, силовые диоды.Известен опособ получения полу ,проводниковых однородных твердых растворов с помощью газотранспортных реакций.В известном способе для получения однородного полупроводникового твер дого раствора над поверхностью подлож-. ки прокачивают постоянную по составу газообразную смесь элементов, входящих в состав твердого раствора. Однако, длина смещения ННЗ в полученных та ким способом растворах, оказывается несколько ниже длины смещенияННЗ всоставляющих этот раствор полупроводниках,чЕ =Е;где М и Е - значения предельнойорастворимости и энергииионизации введенной примеси, соответственно;0 - значение коэффициентапоглощения света в точке Х для фотонов с энергией Ьм = Еа (Х)" - Ел- эффективное время жизнинеравновесных носителейзаряда.Легирование полупроводниковоготвердого раствора примесью, создающей водоррдоподобные центры, по существу, означает введение в полупроводник центров излучательной рекомбинации. Образовавшиеся в результатеизлучательной рекомбинации неравновесных носителей заряда фотоны засчет самопоглощения образуют вторичные электронно-дырочные пары, Такой .механизм обеспечивает фотонный пере-.нос ННЗ, посредством которого электронно-дырочные пары смещаются дажепри нулевой подвижной ННЗ. Фотднныйперенос играет определяющую роль втранспорте ННЗ в случае, когда излучательное время жизни 2 меньшебезызлучательного "ь .Учитывая, чтодля прямоэонных полупроводников вслучае примеси, создающей водородоподобные центры,- 10 / М, а оо , для концентрации легирующейпримеси получаем соотношение М10 /ь,Концентрация легирующей примеси естественным образом ограничена сверхузначением М соответствующим предельной растворимости вводимой примеси. Создание ч Е в условиях фотонного переноса приводит к возникновению фотонного дрейфа ННЗ, направНаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения полупроводниковых твердых растворов для силовых диодов и солнечных элементов, на основе по крайней мере двух полупроводниковых соединений, образующих непрерывный ряд твердых растворов, включающий управление градиентом ширины запрещенной зоны раствора ч 1, путем изменения его химического состава и введение легирующей примеси в процессе его выращивания. Наличие 9приводит к появлению кваэиэлектрического поля, обеспесивающего дрейф ННЗ в сторону уменьшения ширины запрещенной зоныТаким способом достигается уве" личение длины смещения ННЗ примерно в десять раз. Недостатком известного способа является невозможность дальнейшего увеличения длины смещения ННЗ, поскольку при больших чвоз" растает дефектность полупроводника.Цель изобретения - улучшение электрических характеристик приборов путем увеличения длины смещения неравновесных носителей заряда.Цель достигается тем, что в способе полученияполупроводниковых твердых растворов для силовых диодови солнечных элементов на основе покрайней мере двух полупроводниковыхсоединений, образующих непрерывныйряд твердых растворов, включающемуправление градиентом ширины запрещенной зоны раствора ч Б, путем изменения его химического состава ивведение легирующей примеси в процес.се его выращивания, в качестве легирующей примеси используют примесь,создающую водородоподобные центры,с концентрацией М , лежащей в диапазоне 10 /ьМ с М , а изменениехимического состава твердого раствора осуществляют согласно условию1061 Редактор Л.Письман Техред М,Пароцай Корректор М.Максимишинец Заказ 8555/5 Тираж 678ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная 4 ленного в сторону уменьшения ширины запрещенной зоны. Скорость фотонного дрейфа у максимальна при ч Г й сЕ; й . Это объясняется тем, что при малых градиентах ширины запрещенной эоны М, - к Е, а при больших- Ч падает с ростом ч Е из-за быстрого роста коэффициента поглощения . с координатой в сторону уменьшения ширины запрещенной зоны, При макси О мальной скорости фотонного дрейфа длина смещения ННЗ также достигает максимального значения, которое может значительно превосходить длину смещения в квазиэлектрическом поле. 15Пример реализации данного способа.Способ применяют для получения твердого раствора на основе соединений СаАз-А 1 Аз. Твердый раствор выращивают методом жидкостной эпитаксии, 2 О при этом вводят легирующую примесь - цинк, который создает водородоподобные центры с энергией ионизации 18 мэВ. Концентрацию цинка устанавливают равной 510 см , что с одной 658 4стороны меньше М, = 510 см и с другой стороны больше 10/С10 см( = 10 с). В процессе вы ращивания осуществляют изменение химического состава твердого раствора таким образом, чтобы ч Е = .18 эВ/см, что удовлетворяет формуле изобретения, поскольку Е; К= 18 эВ/см, так как юс = 10 см . При выполнении перечисленных условий достигнуто экспериментальное значение длины смещения ННЗ при 77 К, равное 80 мкм.Таким образом длина смещения ННЗ. в полученном полупроводниковом твер-дом растворе согласно изобретению практически на порядок превышает длину смещения ННЗ в прототипе, равную 10 мкм. Применение материалов на основеполупроводниковых твердых растворов с повышенными длинами смещения ННЗ позволяет улучшить характеристики полупроводниковых приборов, например пробивное напряжениЬ силовых диодов, эффективность сочлененных элементов.