[發明專利]一種用于n型硅的透明導電陰極接觸結構

有效

• 申請號: 200810239758.5
• 申請日: 2008-12-16
• 公開（公告）號: CN101436636A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 趙雷;王文靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L31/0224
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 關 玲;賈玉忠

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體涉及一種用于n型硅的透明導電陰極接觸結構。

背景技術

透明導電電極是一種十分重要的光電材料，好的透明導電電極需要滿足：具有接近金屬的導電率以實現電極功能；在可見光或者更寬的光譜范圍內具有高透過率以有利于光的出射或進入；以及具有合適的功函數以降低載流子輸運勢壘提高其注入或者抽取效率。

以氧化銦錫In₂O₃:Sn(ITO)、氧化鋅鋁ZnO:Al(AZO)為代表的無機氧化物透明導電薄膜(TCO)因其具有上述優異的性能而廣泛應用于太陽能電池、顯示器、發光二極管等光電器件中。但是，一直以來，TCO基本都是作為收集或注入空穴的陽極材料使用的，因為它們的功函數通常都很高。

然而，隨著科學技術的發展，一些新型器件不斷出現，比如制作在p型硅襯底上的異質結太陽電池(HIT太陽電池)，以及垂直疊層的光二極管陣列等。這些器件要求光從陰極入射或者出射，這就提出了對透明導電陰極材料的需求，也就是說透明導電電極要制作在陰極上，比如n型硅上，作為電子的收集或者注入電極。這樣的陰極電極要求具有低的功函數。

然而，功函數低的陰極電極材料，通常都是比較活潑，性能不太穩定的金屬材料，比如銀、鎂、鈣等，這些金屬即使做得很薄也難以得到高的光透過率。有研究用六硼化鑭(LaB₆)作透明陰極，但可見光透過率也只有70％左右。性能優異的低功函數透明導電陰極材料仍然急待開發。

如果將常見的高功函數TCO用在陰極上，由于功函數失配，所形成的肖特基接觸勢壘會阻礙電子的輸運，這就要求找到能夠有效降低這個肖特基接觸勢壘的方法。

在有機發光二極管中，有一種常用的改善陰極接觸的方法，就是在有機電子傳輸層和鋁電極之間插入一層氟化鋰(LiF)層，正如國際專利WO2007102683-A1中所公開的那樣，這樣的專利有很多。在這些結構中，由于不涉及光的問題，因此采用的是不透光的鋁電極。LiF層的插入改善了有機電子傳輸層和鋁電極之間的接觸。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺點，提出一種可以用于n型硅的透明導電陰極接觸結構。本發明結構的基本特征在于：在n型硅上是一層氟化鋰LiF層，然后在氟化鋰LiF層上是透明導電電極。在n型硅和透明導電電極之間插入的氟化鋰LiF層，可以克服現有透明導電電極功函數過高的缺點，降低n型硅與透明導電電極之間的接觸勢壘，提高電子的收集或注入效率。

其中，所述的透明導電電極的功函數大于所述n型硅的功函數。

所述的氟化鋰LiF層的厚度在0.5-2nm之間。

所述的n型硅是n型的單晶硅、多晶硅、薄膜硅。

所述的薄膜硅是非晶硅、微晶硅、納米晶硅。

所述的氟化鋰LiF層可以采用蒸發的辦法淀積到所述n型硅上，然后再在氟化鋰LiF層上采用蒸發或者濺射的辦法來淀積透明導電電極。

采用這種n型硅/LiF/透明導電電極結構，可以有效降低n型硅/透明導電電極之間的接觸勢壘，提高電子收集或者注入效率，使得可以采用傳統的功函數相對較高的透明導電電極，比如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅鋁(AZO)等來制備陰極發光或者陰極受光的硅基光電器件，比如發光管和太陽電池。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。其中，1為n型硅，2為氟化鋰LiF層，3為透明導電電極；

圖2為實施例1中的n型單晶硅/LiF/ITO電極的電流-電壓(I-V)效果圖；

圖3為實施例2中的n型多晶硅/LiF/AZO電極的I-V效果圖；

圖4為實施例3中的n型非晶硅/LiF/ITO電極的I-V效果圖；

圖5為實施例4中的n型微晶硅/LiF/AZO電極的I-V效果圖；

圖6為實施例5中的n型納米晶硅/LiF/ITO電極的I-V效果圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式對本發明結構作進一步說明。

如圖1所示，在n型硅1上是氟化鋰LiF層2，然后在氟化鋰LiF層2上是透明導電電極3。其中，所述的透明導電電極3的功函數大于所述n型硅1的功函數。所述氟化鋰LiF層2的厚度在0.5-2nm之間。所述n型硅1是n型的單晶硅、多晶硅、薄膜硅。所述的薄膜硅是非晶硅、微晶硅、納米晶硅。

所述的氟化鋰LiF層2可以采用蒸發的辦法淀積到所述n型硅1上，然后再在氟化鋰LiF層2上采用蒸發或者濺射的辦法來淀積透明導電電極3。

實施例1