[发明专利]一种空穴型氮铟镓p-InxGa1-xN薄膜及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳电池技术领域，特别是一种空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜及其制备。

背景技术

Ⅲ族氮化物BN、AlN、GaN、InN(III-N)等及其多元合金化合物是性能优越的新型半导体材料(直接带隙半导体材料)，在太阳电池、声表面波器件、光电子器件、光电集成、高速和高频电子器件等方面得到重要应用，有着十分广阔的应用前景。

随着近年来对InN的研究发展，尤其是InN的禁带宽度研究，为设计、制备新型高效太阳电池奠定了理论和实验基础：2002年以前，InN的禁带宽度一直被认为是约1.9eV，2002年以后(含2002年)，对InN禁带宽度的认识有了新的突破，认为是0.6～0.7eV。因此，In_xGa_1-xN三元氮化物(GaN和InN的固溶体或混晶半导体)的禁带宽度覆盖的光子能范围很宽，为0.6～3.4eV(GaN的禁带宽度为3.4eV)，可随其中In含量x的变化在该范围内按如下关系式连续变化：

Eg(InxGa(1-x)N)=Eg(InN)x+Eg(GaN)(1-x)-1.43x(1-x)]]>

这提供了对应于太阳光谱几乎完美的匹配带隙，从而也为利用单一三元合金体系的半导体材料来设计、制备更为高效的多结太阳电池提供了可能。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜及其制备，该氮铟镓In_xGa_1-xN薄膜对应于太阳光谱具有几乎完美的匹配带隙，且其吸收系数高，载流子迁移率高、抗辐射能力强，为利用单一半导体材料来设计、制备更为高效的多结太阳电池提供了可能；其制备方法简单、易于实施，有利于大规模的推广应用。

本发明的技术方案：

一种空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜，化学分子式为In_xGa_1-xN，式中x为0.3-0.8，该空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜具有反型n表面层，即空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜由薄膜体层和薄膜表面层组成，其中薄膜体层导电类型为p型，即Mg掺杂空穴型，薄膜表面层导电类型为n型，即Mg掺杂电子型；该空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜沉积在衬底上，厚度为0.2-0.6μm，其中表面层厚度为20-30nm。

所述衬底为蓝宝石、SiC、Si或玻璃。

一种所述空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜的制备方法，采用MOCVD沉积系统制备，所述MOCVD沉积系统为高真空高温等离子体增强金属有机源化学气相沉积（HHPEMOCVD）装置，该装置设有两个真空室，即进样室和沉积室，制备步骤如下：