[发明专利]激光供能微型GaAs电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于光电转换技术领域，特别是涉及一种激光供能微型GaAs电池的制造方法。

背景技术

激光供能微型GaAs电池是采用激光作为光源能量而发电的电池。由于激光是频率响应最好的单波长的光源，而太阳光是全光谱，因此相同单位面积的激光供能微型GaAs电池产生的电流远远大于太阳光供能电池产生的电流，形成了稳定大电流效应，并且激光供能微型GaAs电池还具有体积小、重量轻、不受无线电波和电磁干扰、安全等特点；当前，激光供能微型GaAs电池主要是作为微机电系统（MEMS）的驱动电源，并在电力、无线通信、医疗、航空航天等各领域有着广泛的应用前景。

目前，激光供能微型GaAs电池主要结构为在光斑大小面积的GaAs衬底上串联多个子电池；由于是串联结构，具有开路电压高的特点，但同时存在底部漏电流大的问题，因此大幅降低了激光供能微型GaAs电池的使用效果。为了减小激光供能微型GaAs电池的底部漏电流，采用的方法大多是增加GaAs外延结构中各生长层的厚度，尤其是增加缓冲层的厚度（达到10μm～20μm），取得了降低电池底部漏电流的效果；但由于该方法制成的激光供能微型GaAs电池外延层厚度大（达到18μ～28μm），不仅外延生长复杂、成本高，并且增加了电池后期制作工艺的难度。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种厚度薄、外延生长和整体电池制作工艺简单、成本低，并且电池底部漏电流小的激光供能微型GaAs电池的制造方法。

本发明采取的技术方案是：

激光供能微型GaAs电池的制造方法，包括制备GaAs衬底，其特点是：在衬底上反结生长外延层后制作子电池；在每个子电池上制作下电极和上电极，用互联电极将相邻子电池的上电极和下电极焊接，形成串联的电池整体，对电池整体表面蒸镀减反射膜、划片，即制成本发明激光供能微型GaAs电池。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述衬底为厚度300μm、径向偏离2°的半绝缘GaAs材料。

所述反结生长外延层的过程包括：采用气相外延生长方法，在GaAs衬底上面自下至上依次生长p-GaAs反结层、i-GaAs非掺杂层、n-GaAs缓冲层、n-GaAs窗口层、n-GaAs基区层、p-GaAs发射层3、p-GaAs窗口层和p-GaAs重掺层，形成P-N-N-P反结外延结构；所述子电池的制作过程包括：⑴在p-GaAs重掺层上光刻出隔离槽图形；⑵在隔离槽图形内依次腐蚀掉p-GaAs重掺层、去掉p-GaAs窗口层、p-GaAs发射层、n-GaAs基区层、n-GaAs窗口层、n-GaAs缓冲层、i-GaAs非掺杂层和p-GaAs反结层，直至露出GaAs衬底作为隔离槽底部，被腐蚀掉的部分为隔离槽，未被腐蚀的部分作为子电池。

所述子电池下电极的制作过程包括：在p-GaAs重掺层上光刻出下电极区域图形，在下电极区域图形内依次腐蚀掉p-GaAs重掺层、去掉p-GaAs窗口层、p-GaAs发射层、n-GaAs基区层和n-GaAs窗口层至露出n-GaAs缓冲层作为蒸镀下电极的下电极区域；在下电极区域自下至上依次蒸镀下电极金下层、下电极锗层、下电极银层和下电极金上层，完成每一个子电池下电极的制作过程。

所述子电池上电极的制作过程包括：在每一个子电池的p-GaAs重掺层上面光刻出上电极图形，按照上电极图形在p-GaAs重掺层上面自下至上依次蒸镀上电极金下层、上电极银层和上电极金上层，完成每一个子电池上电极10的制作过程。

所述互联电极为金丝。

所述减反射膜由三氧化二钛测层和一氧化硅层构成。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明通过在GaAs衬底上面外延出PN和NP形成的P-N-N-P反结外延结构，使衬底和p-GaAs反结层形成了反偏电压，起到了电流截止的作用，解决了单元电池间的物理隔离造成底部漏电流的问题，有效减小了电池底部的漏电流，并且外延层很薄，厚度仅为9μm以下，降低了后期腐蚀隔离等工艺的难度，并有效提高了外延生长的质量。

2、本发明采用了金丝焊接互联电极，无需PI胶隔离工艺，不仅避免电极互联短路，并且工艺简单、有效降低了产品的制造成本。

附图说明

图1是本发明制备的激光供能微型GaAs电池主视剖面展开示意图；

图2是本发明制备的激光供能微型GaAs电池俯视外形示意图；

图3是本发明制备的激光供能微型GaAs电池I-V电性能测试曲线图。