硅上多晶磷化铟的生长和表征

磷化铟 PH3 -膦 In2O3-氧化铟 铟 氢氧化铟 三氯化铟 CH3COOH-乙酸 H2O-水 二氧化碳-二氧化碳 硅硅 盐酸 铟(CH3CO)3-乙酸铟 H2-氢 x光衍射

摘要

本文介绍了一种以In2O3或In为中间体，在硅片上直接合成多晶InP的方法。用粉末x光衍射分析了中间体和最终多晶磷化铟的晶体质量和转化率。根据中间材料的类型和衬底取向硅，发现微晶尺寸是变化的从739纳米到887纳米。用原子力显微镜研究了多晶磷化铟的表面形貌。发现磷化铟薄膜的均方根表面粗糙度在314至1944纳米之间变化。比较了不同生长条件(生长时间、生长温度、PH3源流量)、中间材料类型(In2O3和In)和衬底类型和Si 下本征和硫掺杂InP层的结构和光学性质。在所研究的实验参数范围内，较长生长时间下较高的PH3源流量改善了硅衬底上In2O3上生长的InP层的结构质量，这也导致了良好的光学质量。从铟和氧化铟预涂衬底生长的磷化铟的结构和光学质量的比较表明，前者产生更好质量的磷化铟。

介绍

磷化铟和GaAs具有单结电池最理想的带隙和最高的理论效率。与GaAs太阳能电池和硅太阳能电池相比，InP太阳能电池表现出优越的抗辐射能力，这使得它们成为空间应用的理想选择。将ⅲ-ⅴ族材料与硅集成在一起，可以提供大尺寸和低成本ⅲ-ⅴ族太阳能电池的综合优势。

氧化铟锡和铟在硅衬底上的沉积

通过使用In2O3作为中间材料，并通过使用HVPE将In2O3转化/磷化成InP来实现在硅上的沉积[1]。采用旋涂法制备了In2O3薄膜。在这项工作中，我们将研究InP在In2O3上的生长，而不是用HVPE来研究in2上的转化。

生长和表征方法 略

表征结果及讨论

本文讨论InP在In2O3和In金属上生长的不同表征(即光致发光、原子力显微镜、XRD、拉曼光谱和扫描电镜)的结果。不同的生长条件及其对表面形态、结构质量和光学质量的影响将被详细讨论。我们的目标是找到一种合适的方法来合成高质量、高纯度的同质多晶InP光学质量。

总结

氧化铟和铟薄膜被用作多晶磷化铟生长的种子层。种子层和最终的磷化铟层都用多种表征技术进行了表征。通过使用铟作为种子层，也可以在比在氧化铟上生长磷化铟更高的温度下生长磷化铟。利用这两种籽晶层可以在硅上生长出高光学和结构质量的磷化铟，而在硅衬底上使用铟作为籽晶层可以得到成分更纯、结构更好、光学质量更好的磷化铟。，这种沉积磷化铟的方法是通用的，它可以用于在廉价的衬底上沉积磷化铟，如玻璃和柔性衬底，如金属箔。我们还以可控的方式实现了多晶磷化铟的硫掺杂。

尽管沉积的InP薄膜的光学和结构性质被表征并显示为良好，但是薄膜的电学性质以及InP和Si之间的异质结对于太阳能电池是至关重要的。

审核编辑：汤梓红