一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池及其制備方法，其電池是以p型Ge為襯底，自襯底上表面起由下而上依次層疊排列著In0.5Ga0.5P成核層、In0.01Ga0.99As緩沖層、分布式布拉格反射鏡、第一隧道結(jié)、InxGa1?xP漸變緩沖層、InyGa1?yAs中電池、第二隧道結(jié)、InzGa1?zP頂電池、InyGa1?yAs歐姆接觸層、正面電極、減反射膜；在p型Ge襯底下表面制備有背面電極。本發(fā)明采用與p型Ge襯底存在微晶格失配的InyGa1?yAs和InzGa1?zP分別作為中電池材料、頂電池材料，并增加“InyGa1?yAs/Ga0.92In0.08N0.028As”量子阱結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用InxGa1?xP漸變緩沖層來(lái)消除微晶格失配產(chǎn)生的位錯(cuò)等缺陷，并采用分布式布拉格反射鏡增強(qiáng)InyGa1?yAs中電池對(duì)太陽(yáng)光子的利用率，最終可以提高中電池和頂電池的電流密度，提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說(shuō)明】
一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能電池是一種將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體光電器件，基本原理是利用半導(dǎo) 體技術(shù)制造出PN結(jié)，大于半導(dǎo)體禁帶寬度的太陽(yáng)光被電池吸收，激發(fā)光生載流子，在PN結(jié)的 內(nèi)建勢(shì)場(chǎng)作用下，光生電子和空穴分離，向相反方向分別運(yùn)動(dòng)到N型側(cè)及P型側(cè)，形成光生電 壓，經(jīng)過(guò)電極引出后在負(fù)載電路上形成光生電流。
[0003] 由于太陽(yáng)光能量呈寬譜分布，能量小于半導(dǎo)體帶隙的光子不能激發(fā)產(chǎn)生光生載流 子，能量大于半導(dǎo)體帶隙的光子將激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生光生載流子，但多出半導(dǎo)體帶隙的能量 將以熱能的形式傳遞給半導(dǎo)體材料，致使器件發(fā)熱損耗?？梢?jiàn)，單結(jié)太陽(yáng)能器件對(duì)太陽(yáng)能光 譜的利用效率較低，不利于光電轉(zhuǎn)換效率的提高。采用不同禁帶寬度的材料組成的多結(jié)疊 層太陽(yáng)能電池能夠大幅提高太陽(yáng)光的利用效率。
[0004]多結(jié)太陽(yáng)能電池是將不同禁帶寬度的半導(dǎo)體材料分別制作成子電池，通過(guò)隧道結(jié) 將子電池按照能隙大小依次串接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波段太陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換。
[0005] 目前研究最多的多結(jié)電池是基于"GalnP/GaAs/Ge"晶格匹配結(jié)構(gòu)的三結(jié)電池；由 于傳統(tǒng)的晶格匹配三結(jié)電池中頂電池 Ga InP和中電池 GaAs與底電池 Ge之間電流密度存在不 匹配，導(dǎo)致電路中電性能的損耗，限制了光電轉(zhuǎn)換效率的提高。由于Ge底電池具有較長(zhǎng)的光 吸收范圍，因此提高GaInP、GaAs子電池電流密度是提升三結(jié)電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要方 向。
[0006] 提高GaInP頂電池和GaAs中電池的電流密度，一種途徑是通過(guò)提高子電池活性層 的In組份，但I(xiàn)n組份的提高會(huì)引起GaInP與GaAs之間較大的晶格失配;一定程度晶格失配就 會(huì)誘發(fā)失配位錯(cuò)和穿透位錯(cuò)，位錯(cuò)進(jìn)入到電池的活性層將引起電池的性能?chē)?yán)重下降，控制 位錯(cuò)的產(chǎn)生需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及嚴(yán)格的外延生長(zhǎng)條件，并且過(guò)多的In會(huì)引起外延生長(zhǎng)及 芯片工藝的不穩(wěn)定性?；诠に嚰拔诲e(cuò)控制方面的考慮，我們需要控制In組份的添加量。
[0007] 提高子電池電流密度的另一種途徑是采用量子阱結(jié)構(gòu)，采用較高帶隙的材料作為 勢(shì)皇，較低帶隙的材料作為勢(shì)阱，這樣可以進(jìn)一步提高子電池光吸收能力。同時(shí)并且由于勢(shì) 阱層很薄，即使勢(shì)皇層與勢(shì)阱層之間存在晶格常數(shù)失配，可以通過(guò)形成應(yīng)變來(lái)抵消，不會(huì)引 起位錯(cuò)的產(chǎn)生。
[0008] 高In組份的大晶格失配結(jié)構(gòu)的電池缺陷不容易控制，而單純量子阱結(jié)構(gòu)由于勢(shì)阱 層的低帶隙會(huì)造成開(kāi)路電壓較多的下降，因此本專利提出一種采用微晶格失配和量子阱相 結(jié)合的多結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法，此電池可以大幅提高電池的回路電流密度，并可以 維持開(kāi)路電壓不產(chǎn)生較大的下降，從而可以提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池 及其制備方法，該電池可解決多結(jié)電池中子電池、頂子電池與底電池間的電流不匹配，提高 電池的回路電流密度，提升電池光電轉(zhuǎn)換效率，并且制備工藝穩(wěn)定、簡(jiǎn)便。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，如下：
[0011] -種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，以P型Ge為襯底，自襯底上表面起由下而上依 次層疊排列著Ino. 5Gao.5P成核層、Ino. oiGao. 99As緩沖層、分布式布拉格反射鏡、第一隧道結(jié)、 InxGai-XP漸變緩沖層、InyGai-yAs中電池、第二隧道結(jié)、In zGai-ZP頂電池、InyGai-yAs歐姆接觸 層、正面電極、減反射膜，在P型Ge襯底的下表面制備有背面電極;所述In xGahP漸變緩沖層 采用階梯型漸變緩沖層技術(shù)，其厚度為2350nm，該InxGa 1-XP漸變緩沖層共由9層不同In組份 的InxGa1-J組成，從下往上每一層In xGai-xP的In組份X和厚度分別為0 · 5、250nm，0 · 504、 250nm，0.509、250nm，0.514、250nm，0.519、250nm，0.524、250nm，0.530、250nm，0.560、 350腦，0.530、500歷 ;該111#&1-#漸變緩沖層在610°(：~630°(：條件下制備，摻雜211，摻雜濃 度為7.0X17/cm 3~lX18/cm3;所述InyGai-yA S中電池與p型Ge襯底之間存在晶格失配， InyGai-yAs的In組份y為0.03~0.05，該InyGai-yAs中電池由從下而上依次層疊設(shè)置的 Alo.3GaInAs背面反射場(chǎng)、含有量子講結(jié)構(gòu)的p型InyGai-yAs基區(qū)、η型InyGai-yAs發(fā)射區(qū)、 Alo. 47ln〇.53P窗口層組成；p型Iny Ga ι-yA s基區(qū)所含有的量子講結(jié)構(gòu)由InyGai-yAs與 Gao.92ln〇.()8N().()28As 交替生長(zhǎng) 20 次得到，該量子講結(jié)構(gòu)中 InyGai-yAs 和 Gao.92lru).()8N().()28As 厚度 分別為15腦、811111，0.03〈7〈0.05;所述1112631-2?頂電池與。型66襯底之間存在晶格失配，與 InyGai-yAs中電池之間晶格匹配，該InzGai-zP頂電池的In組份z為0.052~0.054;所述 InzGai-zP頂電池由從下而上依次層疊設(shè)置的Alo.7GaInAs背面反射場(chǎng)、p型In zGai-zP基區(qū)、η型 InzGai-zP發(fā)射區(qū)、Alo.47Ino.53P窗口層組成;所述InzGai- zP頂電池的ρ型InzGai-zP基區(qū)厚度為 500~70011111，摻雜211，采用線性漸變型摻雜方式，摻雜濃度為4\17/〇11 3線性漸變到5\16/ Cm3O
[0012] 所述p型Ge襯底采用摻雜Ga的Ge單晶，該p型Ge襯底直徑為75mm~150mm，厚度為 130um~230um，該p型Ge襯底斜切角為（100)面偏〈111>晶向6或9°，電阻率0.005~O.lohm · cm 〇
[0013] 所述Ino.5Gao.5P成核層是在600~620°C條件下制備得到的，其厚度為IOnm~20nm; 該Ino.5Gao.5P成核層摻雜Si，摻雜濃度為5 X 17/cm3~I X 18/cm3。
[0014] 所述1]1().()163().9948緩沖層的厚度為40〇111]1~100〇11111，該111().()163().9948緩沖層摻雜 Si，摻雜濃度為5 X 17/cm3~5 X 18/cm3〇
[0015] 所述分布式布拉格反射鏡由41〇.5111().5?和63().5111().5?兩種不同折射率的材料組成， 該布拉格反射鏡由41〇.5111〇.5?和63().5111().5?交替生長(zhǎng)12~20次制備得到;所述分布式布拉格 反射鏡的反射中心波長(zhǎng)為850~900nm，并采用Si摻雜，摻雜濃度為2.0 X 18/cm3~3.OX 18/ cm3。
[0016] 所述第一隧道結(jié)由η型重?fù)诫s的GaAs(n++_GaAs)和p型重?fù)诫s的Alo.3Gao.7As(p++-Alo.3Gao.7As)組成，該n++-GaAs厚度為10~20nm，在530°C~570°C條件下制備，摻雜Te和Si， 摻雜濃度為 2X19/cm3~5X19/cm3;該 p++-Al〇.3Ga().7As 厚度為 10~30nm，在530°C ~570°C 條 件下制備，摻雜C，摻雜濃度為I X 20/cm3~2 X 20/cm3;所述第一隧道結(jié)用于連接InyGai-yAs 中電池和InxGai-xP漸變緩沖層之下的材料。
[0017] 所述第二隧道結(jié)由η型重?fù)诫s的In〇.5Gao.5P(n++-In().5Ga().5P)和p型重?fù)诫s的 Al〇.3Ga〇.7As(p++-Al().3Ga().7As)組成，該 n++-In〇.5Ga().5P 厚度為 10 ~20nm，在 530°C ~570°C 條 件下制備，摻雜了6，摻雜濃度為2\19/〇113~5\19/〇113;該。++-41().363().748厚度為10~3〇11111， 在530°C~570°C條件下制備，摻雜C，摻雜濃度為I X 20/cm3~2 X 20/cm3;所述第二隧道結(jié)用 于連接InyGai-yAs中電池和In zGai-ZP頂電池。
[0018] 所述InyGai-yAs歐姆接觸層厚度為200~500nm，該In yGai-yAs歐姆接觸層中In組份y 為0.03~0.05，該InyGa1-yAs歐姆接觸層采用Si摻雜，摻雜濃度為2 X 18/cm3~4 X 18/cm3。 [0019]所述正面電極和背面電極均為Au-Ag合金，厚度3um~5um;所述減反射膜為AI2O3或 Si〇2,厚度 200 ~500nm。
[0020] 本發(fā)明上述微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池的制備方法，包括以下步驟：
[0021] l)p型Ge襯底準(zhǔn)備：P型Ge襯底采用摻雜Ga的Ge單晶，該P(yáng)型Ge襯底直徑為75mm~ 150mm，厚度為130um~230um，該p型Ge襯底斜切角為（100)面偏〈111>晶向6或9°，電阻率 0.005~0.Iohm · cm;
[0022] 2)p型Ge襯底處理：將選定的p型Ge襯底載入MOCVD反應(yīng)室，設(shè)定反應(yīng)室壓力為 35torr~45torr，將反應(yīng)室溫度升高到700°C~750°C，PH3氣氛下對(duì)襯底處理5min~IOmin; [0023] 3)1加.56&〇.#成核層生長(zhǎng) :將反應(yīng)室溫度降低到600°(：~620°(：，在經(jīng)過(guò)處理的？型 Ge襯底上生長(zhǎng)InQ.5GaQ.5P成核層，生長(zhǎng)速率為1人/s~2 A/S，厚度1〇~20nm;
[0024] 4)In〇.(nGa().99As緩沖層生長(zhǎng)：將反應(yīng)室溫度升高到630°C~640°C，在Ino.5Gao.5P成 核層上生長(zhǎng)111().()你().9948緩沖層，生長(zhǎng)速率為2〇人/8~50人/8，厚度4〇〇11111~100〇11111;
[0025] 5)分布式布拉格反射鏡生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到640 °C~670 °C，在Ino. Q1GaQ.99As 緩沖層上生長(zhǎng)分布式布拉格反射鏡，該分布式布拉格反射鏡的采用經(jīng)過(guò)嚴(yán)密計(jì)算的 Al 〇.5 Ino. δΡ/Gao. 5 Ιηο. δΡ 材料組合，在 Ino. oiGao. 99As緩沖層上首先生長(zhǎng) Alo. 5 Ιηο. δΡ，然后在 Alo.5Ino.5P上生長(zhǎng)Gao.5Ino.5P，同理，Alo.5InO.5P和Gao.5Ino.5P交替生長(zhǎng)12~20次，生長(zhǎng)速率為 3 A/s-IO A/s；
[0026] 6)第一隧道結(jié)生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度降低到530°C~570°C，在分布式布拉格反射鏡 上生長(zhǎng)n++-GaAs，速率為2 A/S~4 A/S，厚度IOnm~20nm;將反應(yīng)室溫度保持在530°C~570 °C，在n++-GaAs上生長(zhǎng)p++-Al〇.3Ga〇.7As，速率為5 A/s~8 A/s，厚度IOnm~30nm;
[0027] 7) InxGa1-XP漸變緩沖層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高至丨」610~630 °C，在第一隧道結(jié)上 按順序沉積 In 組份和厚度分別為 0.5、250nm，0.504、250nm，0.509、250nm，0.514、250nm， 0 · 519、250nm，0 · 524、250nm，0 · 530、250nm，0 · 560、350nm，0 · 530、500nm 的 InxGai-XP 漸變緩沖 層，速率為15人海~：22人細(xì)
[0028] 8) InyGai-yAs中電池生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到620°C~640°C，在In xGa1-J漸變緩 沖層上首先生長(zhǎng)Al〇.3GaInAs背面反射場(chǎng)，生長(zhǎng)速率為7A/s-42A/s，厚度120~180nm，摻 雜Si，摻雜濃度I X 18/cm3~3 X 18/cm3;
[0029] 將反應(yīng)室溫度保持在620 °C~640 °C，在Al〇.3GaInAs背面反射場(chǎng)上生長(zhǎng)p型InyGa1- yAs基區(qū)，首先生長(zhǎng)一層厚度為800nm~1000 nm的InyGa1- yAs，速率為20 Α/s ~50 A/S，摻雜 Zn，摻雜濃度為2X17/cm3~5X17/cm3;在此基礎(chǔ)上生長(zhǎng)一層厚度為15nm的In yGai-yAs，速率 為20 A/s~50 A/s，再生長(zhǎng)一層厚度為8nm的Ga〇.92ln〇.()8N().()28As，速率為 6 A/s ~10. A/.S，重復(fù)生長(zhǎng)"15nm厚的InyGai-yAs/8nm厚的6&〇.92111〇.〇8仏.〇28八8"19次，均摻 雜Zn，慘雜濃度為2 X 17/cm3~5 X 17/cm3，即完成 "InyGai-yAs/GaQ.92ln〇.()8N().()28As" 量子講結(jié) 構(gòu)的生長(zhǎng)；再在量子阱結(jié)構(gòu)上沉積一層厚度為300nm~500nm的InyGa1- yAs-Zn，速率為 20 A/S~50 A/S，摻雜濃度為2 X 17/cm3~5 X 17/cm3;
[0030] 將反應(yīng)室溫度保持在620 °C~640 °C，在P型InyGapyAs基區(qū)上生長(zhǎng)η型InyGapyAs發(fā) 射區(qū)，速率為20 Α·/_&.~50 Ais:，厚度8〇nm~120nm，摻雜Si，摻雜濃度為I X 18/cm3~3 X 18/ cm3 ；
[0031] 將反應(yīng)室溫度保持在620°C~640°C，在η型InyGa1- yAs發(fā)射區(qū)上生長(zhǎng)Α1〇.47?η〇.53Ρ窗 口層，速率為I A/s.~4 A/s，厚度為30nm~50nm，摻雜Si，摻雜濃度I X 18/cm3~5 X 18/cm3;
[0032] 9)第二隧道結(jié)生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度降低到530°C~570°C，在AlQ.47ln〇. 53P窗口層上 生長(zhǎng)n++-InQ.5GaQ. 5P，速率為3 A/s~5 Α/s,厚度l〇nm~20nm;將反應(yīng)室溫度保持在530°C~ 570°C，在n++_GaAs上生長(zhǎng)p++-Al〇.3Ga〇.7As，速率為5 A/s~8 A/s，厚度l〇nm~3〇nm;
[0033] IOHnzGa1-ZP頂電池生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到610°C~630°C，在第二隧道結(jié)上生 長(zhǎng)八1〇.你11^背面反射場(chǎng)，速率為4人/8~6人/8，厚度為5〇11111~7〇11111，摻雜211，摻雜濃度為1 X 18/cm3~3 X 18/cm3;
[0034] 將反應(yīng)室溫度保持在610 °C~630 °C，在Alo. 7GaInAs背面反射場(chǎng)上生長(zhǎng)p型InzGa1-ZP基區(qū)，速率為3 Α/s ~8: A/S，厚度為500~700nm;
[0035] 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630 °C，在p型InzGa1-J3基區(qū)上生長(zhǎng)η型InzG ai-zP發(fā)射 區(qū)，0.052〈2〈0.054，速率為3人/8~8人/8，厚度5〇~1〇〇11111，摻雜3丨，摻雜濃度為1\18/〇11 3~ 4 X18/cm3;
[0036] 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630°C，在η型InzGa1- ZP發(fā)射區(qū)上生長(zhǎng)Α1〇.47?η〇.53Ρ窗 口層，速率為I A/s~4 A/s，厚度為30nm~50nm，摻雜Si，摻雜濃度I X 18/cm3~5 X 18/cm3;
[0037] IUInyGa1-yAs歐姆接觸層生長(zhǎng)：將反應(yīng)室溫度升高到620°C~640°C，在 Al0.47InQ.53P窗口層上生長(zhǎng)In yGa1-yAs歐姆接觸層，0.03〈y〈0.05，速率為20 A/S~50 Α/s，厚 度為 200nm ~500nm;
[0038] 12)正面電極、背面電極、減反射膜生長(zhǎng):待反應(yīng)室降溫取出生長(zhǎng)結(jié)束的外延片，將 外延片進(jìn)行芯片流片工藝，經(jīng)過(guò)清洗、腐蝕、光刻流程，采用真空蒸鍍技術(shù)在In yGanAs歐姆 接觸層上制備出正面電極Au-Ag合金，厚度為2um~5um;然后在p型Ge襯底下表面制備出背 面電極Au-Ag合金，厚度為2um~5um;最后在正面電極上蒸鍍制備減反射膜AI2O3或Si〇2，厚 度200nm~500nm。
[0039] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：
[0040] 1、利用本發(fā)明制備的太陽(yáng)能電池，采用微晶格失配結(jié)合" I n y G a i - y A s / Ga〇.92ln〇.〇8N().()28As"量子講結(jié)構(gòu)，可以使InyGai-yAs中電池吸收邊擴(kuò)展到I IOOnm附近，大于未 添加量子阱的中子電池吸收邊915nm，所以可以較大程度地提高中電池的電流。同時(shí)，通過(guò) 調(diào)整頂電池的厚度，提高頂子電池的電流，最終可以提升中頂子電池與底子電池間的電流 匹配，增加閉合電路中的串聯(lián)電流。同時(shí)，由于中子電池未增加 In組份，中子電池的開(kāi)路電 壓未有明顯下降。整體上，在未明顯降低開(kāi)路電壓的同時(shí)，我們提高了閉合電路中的電流， 電池的光電轉(zhuǎn)換效率從28.6%提高到31 %。
[0041 ] 2、利用本發(fā)明制備的太陽(yáng)能電池，采用中心波長(zhǎng)在850~900nm分布式布拉格反射 鏡，反射帶寬度為90nm~100nm，就可以實(shí)現(xiàn)InyGai-yAs中電池光吸收波段的高反射。根據(jù)我 們中電池的能帶設(shè)計(jì)，波長(zhǎng)小于950nm的反射光將會(huì)被中電池再次吸收，大幅提高了光子的 利用率。同時(shí)，由于光子利用率的提高，可以實(shí)現(xiàn)中電池的減薄設(shè)計(jì)，這對(duì)減少電池整體的 發(fā)熱非常有益，有助于減輕電池的老化，電池的壽命顯著增加了 20%。
[0042] 3、利用本發(fā)明制備的太陽(yáng)能電池，采用InxGanP漸變緩沖層，可以有效消除Ge襯 底與InyGai-yAS中電池之間晶格失配引發(fā)的位錯(cuò)等缺陷，同時(shí)In xGa1-XP漸變緩沖層材料的光 學(xué)吸收邊在650nm~670nm之間，不會(huì)吸收分布式布拉格反射鏡所產(chǎn)生的反射光，有助于提 高中電池的光子利用效率，提高整體性能。
[0043] 4、利用本發(fā)明制備的太陽(yáng)能電池，可以方便地和現(xiàn)有常規(guī)結(jié)構(gòu)砷化鎵電池制備生 產(chǎn)線相結(jié)合，不需要額外投入新的生產(chǎn)設(shè)備，具有成本低、工藝簡(jiǎn)便和穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1為本發(fā)明所述微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 圖2為本發(fā)明所述分布式布拉格反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖3為本發(fā)明所述InxGahP漸變緩沖層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖4為本發(fā)明所述P型InyGai-yAs基區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0049] 如圖1所示，本實(shí)施例所述的微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，主要由"Ge/InyGai-yAs/InzGa!- ZP"三結(jié)結(jié)構(gòu)組成，也可以是"Ge/InyGa!-yAs/AlGaInAs/AlGaInP"四結(jié)結(jié)構(gòu)。在本 實(shí)施例中，所述的的微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池是以P型Ge為襯底，自襯底上表面起由下 而上依次層疊排列著Ino. 5Gao. 5P成核層、Ino. oiGao. 99As緩沖層、分布式布拉格反射鏡、第一隧 道結(jié)、InxGai-XP漸變緩沖層、In yGai-yAs中電池、第二隧道結(jié)、InzGai-ZP頂電池、In yGai-yAs歐 姆接觸層、正面電極、減反射膜;在P型Ge襯底的下表面制備有背面電極。
[0050] 所述的InQ.5Ga〇.5P成核層是在600~620°C條件下制備得到的，其厚度為IOnm~ 20nm，優(yōu)選16nm;該Ino.5Gao.5P成核層摻雜Si，摻雜濃度為5 X 17/cm3~I X 18/cm3，優(yōu)選8 X 17/cm3 〇
[0051 ]所述的 Ino. oiGao. 99AS 緩沖層厚度為400nm ~1000 nm，優(yōu)選750nm;該 Ino. oiGao. 99AS 緩 沖層摻雜Si，摻雜濃度為5 X 17/cm3~5 X 18/cm3，優(yōu)選2 X 18/cm3。
[0052] 所述的分布式布拉格反射鏡由Alo. 5 Ino. 5P和Gao. 5 Ino. 5P兩種不同折射率的材料組 成，如圖2所示，該布拉格反射鏡由六1〇.5111〇.5?和6&(). 5111().5?交替生長(zhǎng)12~20次制備得到，優(yōu) 選16次，所述的分布式布拉格反射鏡反射中心波長(zhǎng)為850~900nm，優(yōu)選880nm，所述的分布 式布拉格反射鏡采用Si摻雜，摻雜濃度為2.0 X 18/cm3~3.0 X 18/cm3，優(yōu)選2.5 X 18/cm3。 [0053] 所述的第一隧道結(jié)由η型重?fù)诫s的GaAs(n++_GaAs)和p型重?fù)诫s的Alo.3Gao.7As(p+ +-Alo.3Gao.7As)組成，該n++-GaAs厚度為10~20nm，優(yōu)選15nm，在530°C~570°C條件下制備， 優(yōu)選550°C，摻雜Te和Si，摻雜濃度為2X 19/cm3~5X 19/cm3,優(yōu)選4X19/cm3;該p++-Alo.3Gao.7As厚度為10~20nm，優(yōu)選12nm，在低溫530°C~570°C條件下制備，優(yōu)選550°C，摻雜 C，摻雜濃度為I X 20/cm3~2 X 20/cm3，優(yōu)選1.6 X 20/cm3;第一隧道結(jié)用于連接InyGa1-yAs中 電池和In xGai-xP漸變緩沖層之下的材料。
[0054]所述的InxGa1-XP漸變緩沖層采用階梯型漸變緩沖層技術(shù)，其厚度為2350nm，該 InxGa1-XP漸變緩沖層共由9層不同In組份的InxGa 1-XP組成，如圖3所示，從下往上每一層 InxGai-XP 的In組份 X和厚度分別為0.5、250nm，0.504、250nm，0.509、250nm，0.514、250nm， 0 · 519、250nm，0 · 524、250nm，0 · 530、250nm，0 · 560、350nm，0 · 530、500nm，該InxGai-XP漸變緩 沖層在610°(：~630°(：條件下制備，優(yōu)選620°(：，摻雜211，摻雜濃度為7.0\17/〇11 3~1\18/ cm3,優(yōu)選9.0 X 17/cm3〇
[0055] 所述的InyGai-yAs中電池與p型Ge襯底之間存在晶格失配，InyGai-yAs的In組份y為 0.03~0.05,優(yōu)選0.04,該InyGai-yAs中電池由AltoGaInAs背面反射場(chǎng)、含有量子講結(jié)構(gòu)的p 型InyGai-yAs基區(qū)、η型InyGai-yAs發(fā)射區(qū)、Alo.47Ino.53P窗口層組成;p型In yGai-yAs基區(qū)所含有 的量子講結(jié)構(gòu)由InyGai-yAs與Ga〇.92ln〇.()8N().()28As交替生長(zhǎng)20次得至Ij，如圖4所不，該量子講結(jié) 構(gòu)中 InyGai-yAs 和 Gao. 92ln〇. osNo. O28As 厚度分別為 15nm、8nm，0 · 03〈y〈0 · 05，優(yōu)選 0 · 04。
[0056] 所述的第二隧道結(jié)由η型重?fù)诫s的In〇.5Gao.5P(n++-In().5Ga().5P)和p型重?fù)诫s的 Alo. 3Ga〇. 7As (p++-Al〇. 3Ga〇. 7As)組成，該 n++-In〇. 5Ga〇. δΡ 厚度為 10~20nm，優(yōu)選 15nm，在 530 °C ~570°C條件下制備，優(yōu)選550°C，摻雜Te，摻雜濃度為2 X 19/cm3~5 X 19/cm3,優(yōu)選4 X 19/ cm3;該p++-Al〇.3Ga().7As厚度為10~20nm，優(yōu)選12nm，在530°C~570°C條件下制備，優(yōu)選550 °C，摻雜C，摻雜濃度為I X 20/cm3~2 X 20/cm3，優(yōu)選1.6 X 20/cm3;所述的第二隧道結(jié)用于連 接InyGai-yAs中電池和In zGai-ZP頂電池。
[0057]所述的InzGa1-ZP頂電池與p型Ge襯底之間存在晶格失配，與所述的In yGanAs中電 池之間晶格匹配，該InzGapzP頂電池的In組份z為0.052~0.054，優(yōu)選0.053;所述的In zGa1-ZP頂電池由Al〇.7GaInAs背面反射場(chǎng)、p型InzGai- ZP基區(qū)、η型InzGai-ZP發(fā)射區(qū)、Alo.47Ino.53P窗 口層組成。所述的In zGai-ZP頂電池的p型InzGai-ZP基區(qū)厚度為500~700nm，優(yōu)選600nm，摻雜 Zn，采用線性漸變型摻雜方式，摻雜濃度為4 X 17/cm3線性漸變到5 X 16/cm3。
[0058] 所述的InyGai-yAs歐姆接觸層厚度為200~500nm，優(yōu)選360nm，該In yGai-yAs歐姆接 觸層中In組份y為0.03~0.05，優(yōu)選0.04，該InyGa1-yAs歐姆接觸層采用Si摻雜形成高摻雜 濃度，摻雜濃度為2 X 18/cm3~4 X 18/cm3，優(yōu)選3 X 18/cm3 〇
[0059]以下為本實(shí)施例上述微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池的制備過(guò)程，其具體情況如 下：
[0060] l)p型Ge襯底準(zhǔn)備：p型Ge襯底采用摻雜Ga的Ge單晶，該p型Ge襯底直徑為75mm~ 150mm，優(yōu)選100mm，厚度為130um~230um，優(yōu)選175um該p型Ge襯底斜切角為（100)面偏〈111> 晶向6°或9°，優(yōu)選9°，電阻率0.005~0· Iohm · cm，優(yōu)選0.05ohm · cm。
[00611 2)p型Ge襯底處理：將選定的p型Ge襯底載入MOCVD反應(yīng)室，設(shè)定反應(yīng)室壓力為 35torr~45torr，優(yōu)選39torr，將反應(yīng)室溫度升高到700°C~750°C，優(yōu)選730°C，PH3氣氛下 對(duì)襯底處理5min~10111；[11，優(yōu)選8111；[11。
[0062] 3)InQ.5Ga〇.5P成核層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度降低到600°C~620°C，優(yōu)選615°C，在經(jīng)過(guò) 處理的P型Ge襯底上生長(zhǎng)InQ.5Gao.5P成核層，生長(zhǎng)速率為I A/S~2 A/S，優(yōu)選1.4 A/S，厚度1〇 ~20nm，優(yōu)選 15nm ο
[0063] Olno.oiGaowAs緩沖層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到630°C~650°C，優(yōu)選640°C，在 In〇.5GaQ.5P成核層上生長(zhǎng)1加.()必().9!^緩沖層，生長(zhǎng)速率為20人/§ :~50人/8，優(yōu)選25人/8， 厚度400nm ~I OOOnm，優(yōu)選750nm。
[0064] 5)分布式布拉格反射鏡生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到640°C~670°C優(yōu)選650°C，在 Ino. oiGao. 99As緩沖層上生長(zhǎng)分布式布拉格反射鏡，該分布式布拉格反射鏡的米用經(jīng)過(guò)嚴(yán)密 計(jì)算的 41〇.5111().5?/^().5111().5?材料組合，在111().()163().9943緩沖層上首先生長(zhǎng)41().5111().5?，然后 在Alo.5Ino.5P上生長(zhǎng)Gao.5Ino.5P，以此為例，Alo.5InO.5P和Gao.5Ino.5P交替生長(zhǎng)12~20次，優(yōu)選 16次，生長(zhǎng)速率為3晨/s~10 A/S::，優(yōu)選為6 A/s。
[0065] 6)第一隧道結(jié)生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度降低到530°C~570°C，優(yōu)選550°C，在分布式布 拉格反射鏡上生長(zhǎng)n++-GaAs，速率為2 Α/s~4 1/S,優(yōu)選2.:8 A/S,厚度IOnm~20nm，優(yōu)選 15nm;將反應(yīng)室溫度保持在530°C~570°C，優(yōu)選550°C，在n++-GaAs上生長(zhǎng)p++-A1q.3Ga〇.7As， 速率為.5 A/s~8 A/s優(yōu)選6 A/s_.，厚度IOnm~30nm，優(yōu)選15nm〇
[0066] 7)InxGai-xP漸變緩沖層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到610~630°C，優(yōu)選620°C在第一 隧道結(jié)上按順序沉積In組份和厚度分別為0.5、250nm，0.504、250nm，0.509、250nm，0.514、 250nm，0·519、250nm，0·524、250nm，0·530、250nm，0·560、350nm，0·530、500nm的In xGai-XP 漸 變緩沖層，速率為15 A/s~22 A/s，優(yōu)選20 A/s。
[0067] 8)InyGai-yAs中電池生長(zhǎng)：將反應(yīng)室溫度升高到620°C~640°C，優(yōu)選630°C，在 InxGa1-XP漸變緩沖層上首先生長(zhǎng)AltL3GaInAs背面反射場(chǎng)，生長(zhǎng)速率為7人/s~12人/S，優(yōu)選 10 A/s，厚度120~180nm，優(yōu)選160nm，摻雜Si，摻雜濃度I X 18/cm3~3 X 18/cm3,優(yōu)選2.5 X 18/cm3 ；
[0068] 將反應(yīng)室溫度保持在620°C~640°C，優(yōu)選630°C，在AltL3GaInAs背面反射場(chǎng)上生長(zhǎng) p型InyGai-yAs基區(qū)，首先生長(zhǎng)一層厚度為800nm~1000 nm的InyGai- yAs，優(yōu)選850nm，速率為 20 i/s ~50 i/s，優(yōu)選40 A/S，摻雜Zn，摻雜濃度為2 X 17/cm3~5 X 17/cm3，優(yōu)選4 X 17/cm3; 在此基礎(chǔ)上生長(zhǎng)一層厚度為15nm的InyGa1- yAs，速率為20 A/s~50 A/S,優(yōu)選40人/s,再生 長(zhǎng)一層厚度為8]11]1的63().92111().()8仏.()2848，速率為6人/8~10人/8，優(yōu)選7.5人/_8，重復(fù)生長(zhǎng) "InyGai- yAs(15nm)/Ga〇.92ln〇.〇8N〇.〇28As(8nm)" 19次，均摻雜Zn，摻雜濃度為2 X 17/cm3~5 X 17/cm3，優(yōu)選4 X 17/cm3，即完成 "InyGai-yAs/GaQ.92ln〇.()8N().()28As" 量子講結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng);再在量 子講結(jié)構(gòu)上沉積一層厚度為300nm~500nm的InyGai-yAs-Zn，優(yōu)選350nm，速率為 20 A/S ~50 A/S，優(yōu)選40 A/S,摻雜濃度為2 X 17/cm3~5 X 17/cm3，優(yōu)選4 X 17/cm3;
[0069] 將反應(yīng)室溫度保持在620°C~640°C，優(yōu)選630°C，在p型InyGa 1-yAs基區(qū)上生長(zhǎng)η型 InyGai-yAs發(fā)射區(qū)，速率為2:0 A../S ~50 A/s，:優(yōu)選40. A/S.i厚度80nm~120nm，優(yōu)選 100nm，摻 雜Si，摻雜濃度為I X 18/cm3~3 X 18/cm3，優(yōu)選2 · 5 X 18/cm3;
[0070] 將反應(yīng)室溫度保持在620°C~640°C，優(yōu)選630°C，在η型InyGa 1-yAs發(fā)射區(qū)上生長(zhǎng) Alo.47Ino.53P窗口層，速率為I A/S ~4 A/S，優(yōu)選2.8 A/s，厚度為30nm~50nm，優(yōu)選40nm， 摻雜Si，摻雜濃度I X 18/cm3~5 X 18/cm3,優(yōu)選4 X 18/cm3。
[0071] 9)第二隧道結(jié)生長(zhǎng)：將反應(yīng)室溫度降低到530 °C~570 °C，優(yōu)選550 °C，在 Alo.47Ino.53P窗口層上生長(zhǎng)n++-In〇.5GaQ.5P，速率為3 A/s:~5 A/s，優(yōu)選4.5 A/s，厚度IOnm~ 20nm，優(yōu)選15nm;將反應(yīng)室溫度保持在530°C~570°C，優(yōu)選550°C，在n++-GaAs上生長(zhǎng)p++-Alo.3Gao.7As，速率為5 A/s ~8 A/s優(yōu)選6 A/s，厚度IOnm~30nm，優(yōu)選 15nm〇
[0072] IOHnzGa1-ZP頂電池生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高至lj610°C~630°C，優(yōu)選625°C，在第二 隧道結(jié)上生長(zhǎng)41〇. 76&11^8背面反射場(chǎng)，速率為4人/8~6人/8，優(yōu)選5人/8，厚度為5〇隨1~ 70nm，優(yōu)選60nm，慘雜Zn，慘雜濃度為I X 18/cm3~3 X 18/cm3，優(yōu)選2 · 5 X 18/cm3;
[0073] 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630°C，優(yōu)選625°C，在Al〇.7GaInAs背面反射場(chǎng)上生長(zhǎng) p型InzGa1-ZP基區(qū)，速率為3 i/s:~8 A/S，優(yōu)選7人/s，厚度為500~700nm，優(yōu)選600nm;
[0074] 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630°C，優(yōu)選625°C，在p型InzGa 1-ZP基區(qū)上生長(zhǎng)η型 InzGa1-ΖΡ發(fā)射區(qū)（0 · 052〈ζ〈0 · 054，ζ優(yōu)選0 · 04)，速率為3 Α/s ~8: Α/s，優(yōu)選7 A/S，厚度50~ 100nm，優(yōu)選80nm，慘雜Si，慘雜濃度為I X 18/cm3~4 X 18/cm3，優(yōu)選3 X 18/cm3;
[0075] 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630°C，優(yōu)選625°C，在η型InzGa 1-ZP發(fā)射區(qū)上生長(zhǎng) Alo.47Ino.53P窗口層，速率為I Ai.s: ~4 A/s.，優(yōu)選2.8 A/s，厚度為30nm~50nm，優(yōu)選40nm，摻 雜Si，慘雜濃度I X 18/cm3~5 X 18/cm3，優(yōu)選4 X 18/cm3。
[0076] 11) InyGapyAs歐姆接觸層生長(zhǎng)：將反應(yīng)室溫度升高到620 °C~640 °C，優(yōu)選630 °C， 在Α1〇.47?η〇. 53P窗口層上生長(zhǎng)InyGa1-yAs歐姆接觸層（0 · 03〈y〈0 · 05，y優(yōu)選0 · 04)，速率為 20 A/s ~50 A/s，優(yōu)選40 Α/s，厚度為200nm~500nm，優(yōu)選360nm。
[0077] 12)正面電極、背面電極、減反射膜生長(zhǎng):待反應(yīng)室降溫取出生長(zhǎng)結(jié)束的外延片，將 外延片進(jìn)行芯片流片工藝，經(jīng)過(guò)清洗、腐蝕、光刻流程，采用真空蒸鍍技術(shù)在In yGanAs歐姆 接觸層上制備出正面電極Au-Ag合金，厚度為2um~5um，優(yōu)選4um;然后在p型Ge襯底下表面 制備出背面電極Au-Ag合金，厚度為2um~5um，優(yōu)選4um;最后在正面電極上蒸鍍制備減反射 膜 Al2O3 或 SiO2，厚度 200nm ~500nm，優(yōu)選300nm。
[0078] 以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范 圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于：以P型Ge為襯底，自襯底上表面起 由下而上依次層疊排列著Ino. 5Gao. 5P成核層、Ino. oiGao. 99As緩沖層、分布式布拉格反射鏡、第 一隧道結(jié)、InxGai-XP漸變緩沖層、In yGai-yAs中電池、第二隧道結(jié)、InzGai- ZP頂電池、InyGai- yAs歐姆接觸層、正面電極、減反射膜，在p型Ge襯底的下表面制備有背面電極;所述In xGm-xP 漸變緩沖層采用階梯型漸變緩沖層技術(shù)，其厚度為2350nm，該InxG ai-xP漸變緩沖層共由9層 不同In組份的InxGai-XP組成，從下往上每一層In xGai-XP的In組份x和厚度分別為0.5、250nm， 0.504、250nm，0.509、250nm，0.514、250nm，0.519、250nm，0.524、250nm，0.530、250nm， 0.560、35011111，0.530、50011111;該11^31-^3漸變緩沖層在610°(：~630°(：條件下制備，摻雜211， 摻雜濃度為7.0 X 17/cm3~1 X 18/cm3;所述InyGai-yAS中電池與p型Ge襯底之間存在晶格失 配，InyGai-yAs的In組份y為0.03~0.05，該InyGai-yAs中電池由從下而上依次層疊設(shè)置的 Al〇.3GaInAs背面反射場(chǎng)、含有量子講結(jié)構(gòu)的p型InyGai-yAs基區(qū)、η型InyGai-yAs發(fā)射區(qū)、 Alo.47Ino.53P窗口層組成；p型InyGai -yAs基區(qū)所含有的量子講結(jié)構(gòu)由InyGai-yAs與 Gao. 92ln〇. 〇8No. 〇28As交替生長(zhǎng)20次得至丨」，該量子講結(jié)構(gòu)中InyGai-yAs和Gao. 92ln〇. 〇8No. 〇28As厚度 分別為15nm、8nm，0 · 03〈y〈0 · 05 ;所述InzGai-ZP頂電池與p型Ge襯底之間存在晶格失配，與 InyG ai-yAs中電池之間晶格匹配，該InzGai- ZP頂電池的In組份z為0 · 052~0 · 054 ;所述 InzGai-zP頂電池由從下而上依次層疊設(shè)置的AltoGalnAs背面反射場(chǎng)、p型In zGai-zP基區(qū)、η型 InzGai-zP發(fā)射區(qū)、Alo.47Ino.53P窗口層組成;所述In zGai-zP頂電池的ρ型InzGai-zP基區(qū)厚度為 500~700nm，摻雜Zn，采用線性漸變型摻雜方式，摻雜濃度為4X17/cm 3線性漸變到5X16/ cm3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述p型Ge 襯底米用摻雜Ga的Ge單晶，該p型Ge襯底直徑為75mm~15〇111111，厚度為13〇111]1~23〇11111，該口型 Ge襯底斜切角為(100)面偏〈111>晶向6或9°，電阻率0.005~O.lohm · cm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述 In0.5Ga〇. 5P成核層是在600~620°C條件下制備得到的，其厚度為10nm~20nm;該In〇.5Ga〇. 5P 成核層摻雜Si，摻雜濃度為5 X 17/cm3~1 X 18/cm3。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于：所述 Ino.oiGao.99As緩沖層的厚度為400nm~lOOOnrn，該Ino.oiGao.99As緩沖層摻雜Si，摻雜濃度為5 X 17/cm3~5 X 18/cm3。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述分布式 布拉格反射鏡由A10.5 Ino. 5P和Gao. 51 no. 5P兩種不同折射率的材料組成，該布拉格反射鏡由 Alo.5InO.5P和Gao.5Ino.5P交替生長(zhǎng)12~20次制備得到;所述分布式布拉格反射鏡的反射中心 波長(zhǎng)為850~900nm，并采用Si摻雜，摻雜濃度為2·0 X 18/cm3~3 ·0 X 18/cm3。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述第一隧 道結(jié)由η型重?fù)诫s的GaAs(n++_GaAs)和p型重?fù)诫s的Alo.3Gao.7As(p++-Al().3Ga().7As)組成，該 n++-GaAs厚度為10~20nm，在530°C~570°C條件下制備，摻雜Te和Si，摻雜濃度為2X19/ cm 3~5 X 19/cm3;該p++-Al〇.3Ga〇.7As厚度為10~30nm，在低溫530°C~570°C條件下制備，摻 雜C，摻雜濃度為1 X 20/cm3~2 X 20/cm3;所述第一隧道結(jié)用于連接InyGai-yAs中電池和 In xGai-xP漸變緩沖層之下的材料。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述第二隧 道結(jié)由η型重?fù)诫s的 Ino. 5Gao. 5Ρ(η++_Ιη〇. 5Gao. δΡ)和p型重?fù)诫s的Alo. 3Gao. 7As (p++-Alo.3Gao.7As)組成，該n++-InQ.5Ga〇.5P厚度為10~20nm，在530°C~570°C條件下制備，摻雜 Te，摻雜濃度為2X19/cm3~5X19/cm3;該 p++-Al〇.3Ga().7As厚度為 10~30nm，在530°C ~570 °C條件下制備，摻雜C，摻雜濃度為lX20/cm3~2X20/cm3;所述第二隧道結(jié)用于連接 In yGai-yAs中電池和InzGai-ZP頂電池。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述InyGai- yAs歐姆接觸層厚度為200~500nm，該InyGai-yAs歐姆接觸層中In組份y為0.03~0.05，該 In yGai-yAs歐姆接觸層采用Si摻雜，摻雜濃度為2 X 18/cm3~4 X 18/cm3。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述正面電 極和背面電極均為Au-Ag合金，厚度3um~5um;所述減反射膜為Al 2〇3或Si02，厚度200~ 500nm〇10. -種權(quán)利要求1所述微晶格失配量子阱太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，包括 以下步驟： 1. p型Ge襯底準(zhǔn)備:p型Ge襯底米用摻雜Ga的Ge單晶，該p型Ge襯底直徑為75mm~150mm， 厚度為130um~230um，該p型Ge襯底斜切角為（100)面偏〈111>晶向6或9°，電阻率0.005~ 0. lohm · cm； 2. p型Ge襯底處理:將選定的p型Ge襯底載入M0CVD反應(yīng)室，設(shè)定反應(yīng)室壓力為35torr~ 45torr，將反應(yīng)室溫度升高到700°C~750°C，PH 3氣氛下對(duì)襯底處理5min~lOmin; 3. InQ.5Ga〇.5P成核層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度降低到600°C~620°C，在經(jīng)過(guò)處理的p型Ge襯 底上生長(zhǎng)In Q.5Ga〇.5P成核層，生長(zhǎng)速率為1 Α/s~2人/s，厚度1〇~20nm; 4. In〇.(nGa().99As緩沖層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到630°C~640°C，在Ino.5Gao.5P成核層 上生長(zhǎng)InQ.QiGaQ.99As緩沖層，生長(zhǎng)速率為20 A/s~50 A/s，厚度400nm~lOOOnm; 5) 分布式布拉格反射鏡生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到640°C~670°C，在Ino.Q1GaQ. 99As緩沖 層上生長(zhǎng)分布式布拉格反射鏡，該分布式布拉格反射鏡的采用經(jīng)過(guò)嚴(yán)密計(jì)算的AlQ. 5InQ.5P/ 6已0.5111().5?材料組合，在111().()16&().9948緩沖層上首先生長(zhǎng)41().5111().5?，然后在41().5111().5?上生 長(zhǎng)Gao.5Ino.5P，同理，Alo.5InO.5P和Gao.5Ino.5P交替生長(zhǎng)12~20次，生長(zhǎng)速率為 3 A/s ~10 A/s; 6) 第一隧道結(jié)生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度降低到530°C~570°C，在分布式布拉格反射鏡上生 長(zhǎng)n++-GaAs，速率為2 Α/s~4 Α/s，厚度l〇nm~20nm;將反應(yīng)室溫度保持在530 °C~570 °C， 在]1++-6348上生長(zhǎng)口++-41().363().748，速率為5人/8~8人/8，厚度1〇11111~3〇11111 ; 7. InxGai-xP漸變緩沖層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到610~630°C，在第一隧道結(jié)上按順序 沉積In組份和厚度分別為0.5、250nm，0.504、250nm，0.509、250nm，0.514、250nm，0.519、 250nm，0 · 524、250nm，0 · 530、250nm，0 · 560、350nm，0 · 530、500nm的InxGai-XP漸變緩沖層，速 率為1_5人/s~22.人/s.;. 8. InyGai-yAs中電池生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高到620°C~640°C，在In xGai-XP漸變緩沖層 上首先生長(zhǎng)AlQ. 3GaInAs背面反射場(chǎng)，生長(zhǎng)速率為7A/S~12入/8，厚度120~180_，摻雜51， 摻雜濃度 1 X 18/cm3~3 X 18/cm3; 將反應(yīng)室溫度保持在620°C~640°C，在Al〇.3GaInAs背面反射場(chǎng)上生長(zhǎng)p型InyG ai-yAs基 區(qū)，首先生長(zhǎng)一層厚度為800nm~lOOOnm的InyGai-yAs，速率為20 A/s~50 A/s，摻雜Zn，摻 雜濃度為2X17/cm3~5X17/cm3;在此基礎(chǔ)上生長(zhǎng)一層厚度為15nm的In yGai-yAs，速率為 20 A/s ~50 A/s，再生長(zhǎng)一層厚度為8nm的Ga〇.92ln〇.()8N().()28As，速率為6 A/s ~丨0 A/s，重 復(fù)生長(zhǎng)"15]11]1厚的11^31-丫厶8/8111]1厚的63().92111().()8他.()28厶8"19次，均摻雜211，摻雜濃度為2\ 17/cm 3~5 X 17/cm3，即完成 "InyGai-yAs/GaQ.92ln〇.()8N().()28As" 量子講結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng);再在量子 阱結(jié)構(gòu)上沉積一層厚度為300nm~500nm的InyGai- yAs-Zn，速率為20 Α/s~50 A/S，摻雜濃 度為2 X 17/cm3~5 X 17/cm3; 將反應(yīng)室溫度保持在620°C~640°C，在p型InyGai-yAs基區(qū)上生長(zhǎng)η型In yGai-yAs發(fā)射區(qū)， 速率為20 A/S~50 A/S，厚度8〇nm~120nm，摻雜Si，摻雜濃度為1 X 18/cm3~3 X 18/cm3; 將反應(yīng)室溫度保持在620°C~640°C，在η型InyGai-yAs發(fā)射區(qū)上生長(zhǎng)Α1〇.47?η〇. 53Ρ窗口 層，速率為1 Α/s~4 A/S,厚度為30nm~50nm，摻雜Si，摻雜濃度1 X 18/cm3~5 X 18/cm3; 9) 第二隧道結(jié)生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度降低到530°C~570°C，在Α1〇.47Ιη〇.53Ρ窗口層上生長(zhǎng)η ++-In Q.5GaQ.5P，速率為3 A/S~5 A/S，厚度l〇nm~20nm;將反應(yīng)室溫度保持在530°C~570 °〇，在11++-63八8上生長(zhǎng)。++-八1().363().7八8，速率為5人/8~8人/8，厚度1〇歷~3〇11111; 10. InzGai-zP頂電池生長(zhǎng)：將反應(yīng)室溫度升高到610°C~630°C，在第二隧道結(jié)上生長(zhǎng) Al〇.7GaInAs背面反射場(chǎng)，速率為4 A/s -6 A/S，厚度為50nm~70nm，摻雜Zn，摻雜濃度為1 X 18/cm3~3 X 18/cm3; 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630°C，在Al〇.7GaInAs背面反射場(chǎng)上生長(zhǎng)p型InzGai- zP基 區(qū)，速率為3 Λ/S~8 A/S.，厚度為500~700nm; 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630°C，在p型InzGai-ZP基區(qū)上生長(zhǎng)η型In zGai-ZP發(fā)射區(qū)， 0.052〈2〈0.054，速率為31/8~8入/8，厚度50~100腦，摻雜3丨，摻雜濃度為1\18/〇113~4 X18/cm3; 將反應(yīng)室溫度保持在610°C~630°C，在η型InzGai-ZP發(fā)射區(qū)上生長(zhǎng)Al Q.47lnQ.53P窗口層， 速率為1人/s .~4 A/s，厚度為3〇nm~50nm，摻雜Si，摻雜濃度1 X 18/cm3~5 X 18/cm3; 11. InyGai-yAs歐姆接觸層生長(zhǎng):將反應(yīng)室溫度升高至lj620°C~640°C，在Al Q.47lnQ.53P窗 口層上生長(zhǎng)InyG ai-yAs歐姆接觸層，0.03〈y〈0.05，速率為20 A/S~50人/s，厚度為200nm~ 500nm； 12) 正面電極、背面電極、減反射膜生長(zhǎng):待反應(yīng)室降溫取出生長(zhǎng)結(jié)束的外延片，將外延 片進(jìn)行芯片流片工藝，經(jīng)過(guò)清洗、腐蝕、光刻流程，采用真空蒸鍍技術(shù)在In yGai-yAs歐姆接觸 層上制備出正面電極Au-Ag合金，厚度為2um~5um;然后在p型Ge襯底下表面制備出背面電 極Au-Ag合金，厚度為2um~5um;最后在正面電極上蒸鍍制備減反射膜AI2O3或Si〇2，厚度 200nm~500nm。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK106067493SQ201610596728
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年7月26日
【發(fā)明人】周文遠(yuǎn), 劉建慶, 吳波, 劉雪珍, 張小賓, 楊翠柏
【申請(qǐng)人】中山德華芯片技術(shù)有限公司