Способ получения тонкой пленки диселенида меди и индия cuinse2

Изобретение относится к технологии получения полупроводников и предназначено, в частности, для производства приборов оптоэлектроники. Сущность изобретения: в способе получения тонких пленок диселенида меди и индия пленку получают в двухзонной печи путем переноса паров селена потоком газа-носителя из одной температурной зоны в другую на поверхность предварительно подготовленной медно-индиевой порошковой мишени. Сама мишень получена сплавливанием металлических компонент стехиометрического состава в твердой фазе в равных весовых соотношениях с последующим раздроблением сплава в порошок, его прессованием и распылением Cu-In стехиометрического состава на подложку, например, вакуумным магнетронным распылением. Изобретение позволяет получить хорошо сформированные и плотноупакованные пленки CuInSe2; обеспечивает возможность управления химическим составом пленок на больших площадях и в больших объемах, что немаловажно в производственных условиях и ведет к удешевлению себестоимости полупроводников, а также увеличению коэффициента использования компонентов. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологиям получения полупроводников и предназначено, в частности, для производства фотопреобразователей

на основе CuInSe2.

Известен способ получения тонких пленок CuInSe2 термическим испарением в вакууме (S.P.Grindle, A.H.Clark, S.Rezaie-Serej, E.Falconer, J.Appl. Phys., 51 (1980) 10.) который является наиболее простым по своему техническому исполнению, но характеризуется наименьшим числом физических параметров, подконтрольных в процессе нанесения тонких пленок. Пленки осаждаются из одного или двух источников на стекло или корундовую подложку. После нанесения пленки подвергаются отжигу в атмосфере аргона.

Аналогичным способом получают также тонкие пленки тонкие пленки CuInSe2 (Japanese Journal of Applied Physcs Vol.30, №3, March, 1991, pp.442-446) методом селенизации. Под термином «селенизация» подразумевается насыщение селеном медно-индиевых сплавов из твердой и газообразной фазы.

При этом на подложку поочередно напыляют каждый из компонентов соединения. Потом многослойная структура из элементарных слоев Cu/In/Se в закрытом боксе в потоке аргона подвергается отжигу, формируя поликристаллические слои CuInSe2.

Недостатком метода селенизации из твердой фазы селена является отсутствие точного контроля химического состава пленки CuInSe2 ввиду реиспарения селена и селенидов меди-индия во время отжига. Пленка селена имеет неоднородное распределение по поверхности отношения Cu/In и большие изменения концентрации Se по глубине, пленка не соответствует стехиометрическому составу. С увеличением температуры наблюдается частичная деградация пленки.

Предлагаемое изобретение направлено на получение хорошо сформированных и плотноупакованных пленок CuInSe2; возможность управления химическим составом пленок на больших площадях и в больших объемах, что немаловажно в производственных условиях и ведет к удешевлению себестоимости полупроводников; увеличение коэффициента использования компонентов.

Для решения поставленной задачи применен особый способ, при котором отпадает необходимость в отжиге многослойной структуры. Способ заключается в том, тонкую пленку CuInSe2 получают в двухзонной печи путем переноса паров селена потоком газа-носителя из одной температурной зоны в другую на поверхность предварительно подготовленной медно-индиевой порошковой мишени. Сама мишень получена сплавливанием металлических компонент стехиометрического состава в твердой фазе в равных весовых соотношениях с последующим раздроблением сплава в порошок (фракции 0,1 мм), его прессованием и распылением Cu-In стехиометрического состава на подложку, например, вакуумным магнетронным распылением. Если в качестве подложки использовать гибкую пленку, которую в ходе процесса можно перематывать специальным механизмом, то можно получать пленки CuInSe2 на больших площадях.

Полученные таким образом тонкие пленки стехиометрического состава могут быть использованы в качестве базового слоя при производстве солнечных батарей. Благоприятные оптические свойства этого материала (ширина запрещенной зоны и высокий коэффициент поглощения) и высокий КПД позволяют произвести замену в производстве солнечных батарей толстых пластин объемного кремния на тонкие пленки толщиной в несколько микрон, что способствует уменьшению себестоимости солнечных элементов ввиду сокращения потребления материалов. Особо выгодно применение тонкопленочных солнечных батарей, например, на электромобилях, на которых они являются основным источником электроэнергии.

Реализацию способа получения тонкой пленки диселенида меди и индия CuInSe2 можно разъяснить на примере конкретного устройства, работа которого основана на этом принципе, один из вариантов которого приведен на чертеже.

В полости кварцевого реактора 1 в кювете 2 помещен источник реакционной компоненты-селен и под углом к ней предварительно подготовленная порошковая мишень 3, соединенные кварцевым штоком 4. Торцы кварцевого реактора снабжены вакуумно-плотными фланцами 5 и 6 со штуцером 7 для подачи газа-носителя и клапаном 8 для выхода газа (давление газа превышает атмосферное давление). Кварцевый реактор размещен внутри двухзонной печи с нагревателями 9 и 10, создающими две температурные зоны (для разогрева селена и мишени). Нагреватели снабжены контрольно-измерительной аппаратурой, способствующей поддержанию заданного температурного режима.

Устройство работает следующим образом:

Снимают фланец 6 и внутрь кварцевого реактора 1 помещают кварцевый шток 4 с кюветой для селена 2 и порошковой мишенью 3. После этого фланец 6 закрывают, включают нагреватели 9 и 10. Подают газ-носитель. Под воздействием температуры селен испаряется, и вокруг кюветы образуются пары, которые потоком газа-носителя (например, азота), переносятся на поверхность разогретой порошковой мишени и диффундируют в нее. Поток газа-носителя поступает в кварцевый реактор через штуцер 6 и сбрасывается в атмосферу через клапан 7. После получения тонкой пленки готовая продукция извлекается из кварцевого реактора.

Способ получения тонкой пленки диселенида меди и индия CuInSe2, включающий термическое испарение компонентов и осаждение их паров на подложку, отличающийся тем, что тонкая пленка получена в двухзонной печи путем переноса паров селена потоком газа-носителя из одной температурной зоны в другую на поверхность предварительно подготовленной медно-индиевой порошковой мишени, образованной сплавливанием компонентов в твердой фазе в равных весовых соотношениях с последующим раздроблением сплава в порошок, его прессованием и распылением на подложку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационно-космической техники, в частности к производству каркасных конструкций из трубчатых или стержневых элементов из композиционных материалов (КМ), и может быть использовано при разработке и изготовлении каркасных изделий, например элементов космических платформ или каркасов створок солнечных батарей.
Изобретение относится к электронной технике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых фотопреобразователей (ФП), и может быть использовано в производстве возобновляемых источников энергии.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано при формировании солнечных элементов и каскадных преобразователей на их основе.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано в технологических процессах при производстве солнечных элементов. .

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых фотоприемников и может использоваться для создания многоэлементных матричных фотоприемников различного назначения.

Изобретение относится к технологии изготовления матриц фоточувствительных элементов с p-n-переходами для микрофотоэлектроники инфракрасного диапазона. .

Изобретение относится к способам изготовления полупроводниковых приборов для обнаружения и регистрации электромагнитного излучения инфракрасного диапазона, в частности, приемников излучения с использованием фоточувствительных структур на основе твердого раствора CdHgTe.

Изобретение относится к оптическим устройствам, изготовленным с помощью способа индуцированного примесью перемешивания квантовой ямы (КЯ). .

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно фотоэлектрических преобразователей (ФП). .

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для изготовления приемников ИК-излучения

Изобретение относится к области создания полупроводниковых приборов, чувствительных к излучению, в частности к изготовлению фотоэлектрических преобразователей на основе полупроводников А3В5, и может использоваться для создания узкозонных фотопреобразователей на основе антимонида галлия, которые являются частью каскадных солнечных элементов и термофотопреобразователей, применяемых в системах автономного энергоснабжения

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к способу изготовления фотоэлектрических преобразователей, и может быть использовано в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, и технологии их изготовления, в частности к полупроводниковым фотоэлектрическим генераторам

Изобретение относится к полупроводниковым устройствам, а именно к преобразователям световой энергии в электрическую

Изобретение относится к солнечной энергетике

Изобретение относится к электронной технике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых фотоэлектрических генераторов

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для изготовления на базе твердых растворов теллурида кадмия и ртути CdxHg1-xTe (KPT) фотоприемных устройств (ФПУ), в частности матричного типа, предназначенных для регистрации и измерения инфракрасного (ИК) излучения

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФП) для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую энергию с помощью солнечных батарей
Наверх