[發(fā)明專利]一種Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410257437.3
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104201209A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李彤;王達(dá)夫;鄧學(xué)松
• 申請（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/267;H01L21/329
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管。屬于功能材料和光電子器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

強(qiáng)關(guān)聯(lián)材料NiO中含有的d(f)電子的內(nèi)部自由度如自旋、電荷、軌道之間的相互作用，使得NiO表現(xiàn)出許多奇異的性質(zhì)，同時也使得材料的物性隨著內(nèi)部參數(shù)如溫度、壓強(qiáng)、摻雜的變化而發(fā)生顯著改變。截止到目前，NiO因其良好的催化性能、熱敏性能而被應(yīng)用于催化劑、電池電極、電化學(xué)電容器等領(lǐng)域的研究，對其光電特性的研究少見報道。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)易于實現(xiàn)光生電荷分離被廣泛應(yīng)用于薄膜電池等光電子器件的研制和開發(fā)。NiO除了上述性質(zhì)外，還是p型直接寬帶隙半透明半導(dǎo)體材料，與間接帶隙半導(dǎo)體材料相比，量子效率相對較高。室溫下禁帶寬度為3.0-4.0eV，3d電子結(jié)構(gòu)的d-d軌道躍遷，使其在可見光區(qū)域存在較弱吸收。我們通過NiO基異質(zhì)結(jié)形式研究新型光電子器件。P.Puspharajha等人采用噴霧熱解法通過對NiO摻入Li+使NiO薄膜在可見光波段透光率達(dá)到90%，薄膜電阻下降到1Ω?cm?(見文獻(xiàn)P?PUSPHARAJAH,?S?RADHAKRISHNA,?A?K?AROF.?Transparent?conducting?lithium-doped?nickel?oxide?thin?films?by?spray?pyrolysis?technique.?Journal?of?Materials?Science,?1997,?32(11):?3001-3006)。但從長遠(yuǎn)考慮，Ag金屬更為常見。我們將Ag元素引入NiO，制備NiO:Ag基異質(zhì)結(jié)，這非常符合現(xiàn)代社會秉承的綠色能源宗旨，在此我們選用價格低廉的n型Si襯底作為異質(zhì)結(jié)的另一端，從而實現(xiàn)Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管。這種選擇對于新型器件的開發(fā)有著重要意義，而目前對于Si/NiO:Ag異質(zhì)結(jié)還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

為提高傳統(tǒng)的平面pn結(jié)二極管的性能，本發(fā)明提供了一種Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管，制備的Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管具有較高的反向擊穿電壓和大的正向電流密度。相對于傳統(tǒng)的平面pn結(jié)二極管，該新型二極管的整流特性得到了提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案：Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管，至少包括pn結(jié)和歐姆接觸電極，所述pn結(jié)是由p型NiO:Ag和n型Si形成異質(zhì)pn結(jié)。

上述Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管的制備方法：用磁控濺射工藝在Si襯底上制備NiO:Ag薄膜形成異質(zhì)pn結(jié)；最后采用濺射或熱蒸發(fā)法在pn結(jié)上制作電極；其中，NiO:Ag和Si表面濺射或蒸發(fā)銀或鎳或鋁或金電極。

本發(fā)明采用直徑為50mm的NiO:Ag2O陶瓷靶，磁控濺射制備的NiO:Ag薄膜。濺射前的腔體本底真空度優(yōu)于3x10-4Pa，在此采用的相對氧分壓O2/(O2+Ar）=0％-100％。濺射氣壓為0.5-2Pa，濺射功率100-200W。在鍍膜之前，預(yù)濺射5min以去除靶材表面的雜質(zhì)。鍍膜時間均為20-120min，襯底溫度為RT-600℃或者后期退火溫度從200℃至700℃時間為0.5至1個小時。

本發(fā)明利用p型NiO:Ag薄膜與n型Si薄膜形成了異質(zhì)pn結(jié)二極管。通過對NiO:Ag薄膜等條件的控制、pn結(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等，提高了異質(zhì)pn結(jié)性能，充分發(fā)揮半導(dǎo)體NiO:Ag在異質(zhì)pn結(jié)應(yīng)用方面的獨到優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖

圖2為本發(fā)明襯底溫度400℃沉積的Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管XRD衍射圖(實施例一)

圖3為本發(fā)明反映異質(zhì)結(jié)整流特性的I-V曲線(實施例一)

圖4為本發(fā)明反映異質(zhì)結(jié)整流特性的I-V曲線(實施例二)

圖5為本發(fā)明反映異質(zhì)結(jié)整流特性的I-V曲線(實施例三)。

具體實施方式

本發(fā)明Si/NiO:Ag異質(zhì)pn結(jié)二極管，至少包括pn結(jié)和歐姆接觸電極，所述pn結(jié)是直接在n型Si襯底上沉積NiO:Ag形成異質(zhì)pn結(jié)。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其具體制備步驟如下：

（1）采用半導(dǎo)體工藝中的清洗方法清洗硅片并用氮氣吹干；

（2）p-NiO:Ag的制備：濺射前的腔體本底真空度優(yōu)于3x10-4Pa，采用的相對氧分壓O2/(O2+Ar）=0％-100％，濺射氣壓為0.5-2Pa，濺射功率100-200W。在鍍膜之前，預(yù)濺射5min以去除靶材表面的雜質(zhì)。鍍膜時間均為20-120min，襯底溫度為RT-600℃以及溫度為200℃至700℃退火0.5至1個小時。