[发明专利]纳米硅异质结反向二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米硅异质结反向二极管，其特征在于：包括单晶硅基片、 电极、沉积于单晶硅基片上的纳米硅薄膜，所述纳米硅薄膜和单 晶硅基片构成纳米硅/单晶硅异质结构，所述单晶硅基片的载流子 浓度不小于2.4×10²⁰cm^-3，所述纳米硅薄膜的载流子浓度为 2.0×10¹⁹cm^-3-1.0×10²⁰cm^-3。

2.根据权利要求1所述的纳米硅异质结反向二极管，其特征在于： 所述单晶硅基片的平均电阻率为0.0003Ω·cm-0.0006Ω·cm。

3.根据权利要求1或2所述的纳米硅异质结反向二极管，其特征在 于：所述的单晶硅基片为P⁺型掺杂，所述纳米硅薄膜为N⁺型掺杂， 二者构成N⁺/P⁺型的纳米硅/单晶硅异质结构。

4.根据权利要求3所述的纳米硅异质结反向二极管，其特征在于： 所述的N⁺型纳米硅薄膜为磷掺杂。

5.根据权利要求4所述的纳米硅异质结反向二极管，其特征在于： 所述纳米硅薄膜厚度为1μm。

6.根据权利要求5所述的纳米硅异质结反向二极管，其特征在于： 所述的电极是欧姆连接于单晶硅基片的Au/Cr电极，以及欧姆连 接于纳米硅薄膜的Au/Ge电极。

7.一种纳米硅异质结反向二极管的制备方法，其特征在于包括以下 步骤：

a、选择厚度约100μm、平均电阻率为0.0003Ω·cm-0.0006Ω·cm、 载流子浓度不小于2.4×10²⁰cm^-3、单面磨光的P⁺型单晶硅为衬底；

b、在1293K温度下，对单晶硅衬底热氧化出1μm厚SiO₂层， 在该SiO₂层上蚀刻出方孔；

c、用等离子体化学气相沉积法，以硅烷中通入磷烷作为混合 反应源气，在PECVD反应室内在衬底方孔中生长沉积出掺磷的 纳米硅薄膜，其工艺参数是：

PECVD反应室极限真空：1.0×10^-4Pa

混合反应源气掺杂比：PH₃/SiH₄＝8.0vol％-12.0vol％

薄膜生长时选用射频源RF频率：f＝13.56MHZ

薄膜生长RF射频功率密度：0.6W/cm²

薄膜生长衬底温度：Ts＝523K

薄膜生长负直流偏压：Vb＝-150V

薄膜生长时反应气体压力：P＝1乇

d、将方孔外层的纳米硅薄膜通过光刻剔除，在方孔内留下 约1μm厚的掺磷纳米硅薄膜；

e、分别在衬底和薄膜上用电子束蒸发技术制成电极； 最终形成结构为电极/(N⁺)nc-Si:H/(P⁺)c-Si/电极的反向二极管。

8.根据权利要求7所述的纳米硅异质结反向二极管的制备方法，其 特征在于：在衬底和薄膜上分别选用金铬合金与金锗合金为原料 用电子束蒸发技术制成电极，其工艺参数是：

电子束蒸发室极限真空：1.0×10^-4Pa

灯丝直流电流：I＝10A

衬底温度：Ts＝473K

电极薄膜的厚度：0.5μm。