[發明專利]一種基于砷化鎵材料的激光電池制備方法及電池

有效

• 申請號: 202011481448.1
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112614914B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 唐悅;張啟明;張恒;劉如彬;孫強
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0687;H01L31/0693
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

1.一種基于砷化鎵材料的激光電池制備方法，其特征在于，至少包括：

S1、采用金屬有機化學氣相沉積技術在砷化鎵襯底上面沉積Ga_1-xIn_xAs緩沖層；其中0.01≤x≤0.4，使用n型摻雜劑為Si或Se或Te，反應室壓力為50-200mbar，生長溫度為600–700℃，厚度范圍為100-4000nm；

S2、在Ga_1-xIn_xAs緩沖層上沉積第一子電池，第一子電池包括n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs基區層和p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs發射區層，其中，所述n-Ga_1-xIn_xAs基區層的摻雜濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁸cm^-3，厚度范圍為50nm-300nm；所述p-Ga_1-xIn_xAs發射區層的摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，厚度范圍為1000nm-3000nm；使用n型摻雜劑為Si或Se或Te，p型摻雜劑為Zn或Mg或C；反應室壓力為50-200mbar，生長溫度為600–700℃；

S3、在第一子電池上沉積第一隧穿結，第一隧穿結包括n型摻雜的p⁺-GaAs層和p型摻雜的n⁺-AlGaAs層；其中，所述p⁺-GaAs層的摻雜濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度范圍為10nm-100nm；所述n⁺AlGaAs層的摻雜濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度范圍為10nm-100nm；使用的n型摻雜劑為Si或Se或Te，p型摻雜劑為Zn或Mg或C，反應室壓力為50-200mbar，生長溫度為500–600℃；

S4、在第一隧穿結上沉積第二子電池，第二子電池包括n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs基區層和p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs發射區層，其中，所述n-Ga_1-xIn_xAs基區層的摻雜濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁸cm^-3，厚度范圍為50nm-300nm；所述p-Ga_1-xIn_xAs發射區層的摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，厚度范圍為500nm-1000nm；使用n型摻雜劑為Si或Se或Te，p型摻雜劑為Zn或Mg或C，反應室壓力為50-200mbar，生長溫度為600–700℃；

S5、在第二子電池上沉積第二隧穿結，第二隧穿結包括n型摻雜的p⁺-GaAs層和p型摻雜的n⁺-AlGaAs層；其中，所述p⁺-GaAs層的摻雜濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度范圍為10nm-100nm；所述n⁺AlGaAs層的摻雜濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度范圍為10nm-100nm；使用的n型摻雜劑為Si或Se或Te，p型摻雜劑為Zn或Mg或C，反應室壓力為50-200mbar，生長溫度為500–600℃；

S6、在第二隧穿結上沉積第三子電池，第三子電池包括n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs基區層和p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs發射區層，其中，所述n-Ga_1-xIn_xAs基區層的摻雜濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁸cm^-3，厚度范圍為50nm-300nm；所述p-Ga_1-xIn_xAs發射區層的摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，厚度范圍為100nm-500nm，使用n型摻雜劑為Si或Se或Te，p型摻雜劑為Zn或Mg或C，反應室壓力為50-200mbar，生長溫度為600–700℃；

S7、在第三子電池上沉積cap層，cap層為p型摻雜的n⁺-GaAs，摻雜劑為Zn或Mg或C，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²¹cm^-3，厚度范圍為50nm-1000nm，生長溫度為550–650℃；

S8、器件工序，依次包括：光刻、蒸鍍電極、電極加固、蒸鍍減反射膜、二次套刻、腐蝕劃片。