共蒸发制备GaSb多晶薄膜的研究.pdfVIP

助 雪孝 抖 2012年第4期(43)卷 共蒸发制备 GaSb多晶薄膜的研究 阮建明，隋妍萍，李 涛，何炜瑜，蔡宏琨 ，张德 贤 (南开大学 信息技术科学学院电子科学与微电子系，天津 300071) 摘 要 ： GaSb的禁 带宽度为 0．72eV，是热光伏 电 征衍射峰 ；采用 ACCENTHI5550IN2型 Hall测量 池的理想材料 。采用共蒸发的方法，在普通玻 璃衬底 仪测试薄膜的载流子浓度和迁移率 ；采用 Carry5000 上 生长 GaSb多晶薄膜 。通过 XRD谱 、Hal1及透射反 紫外 可见 近红外分光光度计进行光学反射和透射特 射谱测试 ，研 究了 Ga、Sb源 的蒸发 温度 、衬底 温度 以 性 的测试 。 及薄膜厚度对薄膜的结构特性和光电特性的影响。研 究表明，随衬底温度 的升 高、薄膜厚度 的增加 ，晶粒尺 寸逐渐增大；随衬底 温度 的升 高、Ga源温度 的降低 以 及厚度 的增加 ，迁 移 率逐 渐上 升 ，迁移 率 最 高可 达 172cm ／(V ·S)；随衬底温度 的降低 、Ga源温度 的提 高以及厚度的增加，载流子浓度逐渐增加 。 关键词： GaSB多晶薄膜 ；共蒸发 ；Hall；XRD 中图分类号： TN304．05 文献标识码 ：A 文章编号 ：1001973l(2O12)O4O442O4 曲三_J I 1 引 言 图1 共蒸发法制备GaSb薄膜系统的结构示意 图 Fig1Co—evaporationsystem forpreparingGaSbfilm 热光伏发电的主要优点是理论效率高 ，噪音低 ，无 移动部件 ，可靠性高，便携性等。热光伏技术核心部件 3 实验结果和分析 是热光伏 电池，要求具有较小 的光学带隙，以锑化镓 3．1 薄膜的反射和透射谱 (GaSb)为代表的IIJV族窄带隙化合物材料是理想 的 GaSb薄膜材料要应用于热光伏 电池，就要求对近 热光伏材料 。目前 GaSb电池材料 的制备方法主 红外光波段具有较高 的吸收系数。本文对制备 的 要包括体材料制备方法和外延生长法 J，成本较高 ， GaSb薄膜进 行 了光透射谱和反射谱 的测试 分析。 外延法 又包 括 分 子 束外 延 (MBE)_6J、液 相 外延 GaSb薄膜 的制备条件是衬底温度 T 一500℃，Sb源 (IPE)77和金属有机化学气相沉积 (MOCVD)[{{等 。 温度 丁h一460℃，Ga源温度 T ：860℃时 ，厚度 为 通常在无掺杂的情况 下制备 的GaSb都呈现 P型导 电 900nm左右 。所得薄膜的反射和透射谱如图2所示。 的特性 ，一般认为这 与V Ga这种残余受主_9的存在 有关 。本文采用共蒸发的方法在廉价玻璃衬底上制备 了GaSb多晶薄膜 ，采用透射反射谱 、XRD和 Hall等 分析方法对薄膜 的结构特性 以及光 电特性进行 了研 究 。 2 实 验 本文采用的是 产高真空镀 膜系统 ，蒸 发系统 如 图 l所示 。3个坩埚分别为镓 (Ga)、铟 (In)和锑 (Sb) 图2 GaSb薄膜 的反射和透射谱 坩埚，坩埚