TR201819952A2 - Geni̇ş bant araliğinda çalişan bi̇r yarii̇letken fotodi̇yot ve elde etme yöntemi̇ - Google Patents
Geni̇ş bant araliğinda çalişan bi̇r yarii̇letken fotodi̇yot ve elde etme yöntemi̇ Download PDFInfo
- Publication number
- TR201819952A2 TR201819952A2 TR2018/19952A TR201819952A TR201819952A2 TR 201819952 A2 TR201819952 A2 TR 201819952A2 TR 2018/19952 A TR2018/19952 A TR 2018/19952A TR 201819952 A TR201819952 A TR 201819952A TR 201819952 A2 TR201819952 A2 TR 201819952A2
- Authority
- TR
- Turkey
- Prior art keywords
- silicon
- laser
- obtaining
- semiconductor photodiode
- electrical
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/221—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN homojunction
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/221—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN homojunction
- H10F30/2218—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN homojunction the devices comprising active layers made of only Group IV-VI materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/128—Annealing
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/12—Active materials
- H10F77/122—Active materials comprising only Group IV materials
- H10F77/1223—Active materials comprising only Group IV materials characterised by the dopants
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/70—Surface textures, e.g. pyramid structures
- H10F77/703—Surface textures, e.g. pyramid structures of the semiconductor bodies, e.g. textured active layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Buluş; görünür bölge ve yakın kızılötesinin yanı sıra orta dalga kızılötesi ve uzak dalga boylarına kadar geniş bir bant aralığında çalışan ve siyah silisyumun (silikonun) kalkojen grubu elementleri (S(sülfür), Se(selenyum) ve Te(tellür)) ile katkılanmış halini içeren bir yarıiletken fotodiyot (fotodedektör) ve elde etme yöntemi ile ilgilidir.
Description
TARIFNAME GENIS BANT ARALIGINDA ÇALISAN BIR YARIILETKE N Teknik Alan Bulus; görünür bölge ve yakin kizilötesinin yani sira orta dalga kizilötesi ve uzak dalga boylarina kadar genis bir bant araliginda çalisan ve siyah Silisyumun (silikonun) kalkojen grubu elementleri (S(sültî'ir), Se(selenyum) ve Te(tellür)) ile katkilanmis halini içeren bir yariiletken fotodiyot (fotodedektör) ve elde etme yöntemi ile ilgilidir. Önceki Teknik Silisyumun kullanisli optik ve elektriksel Özellikleri olan bir varyasyonu da siyah silisyum (b-Si) adi verilen malzemedir. Bu malzeme, yüzeyine gelen isigin tamamina yakinini bünyesinde hapsetmekte, bu nedenle de gelen isiktan maksimum fayda saglamaktadir. Dolayisiyla günes enerjisi ve fotodedektör sistemlerinde kullanisli oldugu söylenebilir. Günümüzde fotodedektör alaninda, agirlikli olarak kuantum kuyulu kizilötesi fotodedektörlerde (QWIP), HgCdTe (Mercury Cadmium Telluride - MCT) ve Tip-H süper örgü detektörler yaygin olarak kullanilmaktadir. Ancak, bu dedektörlerin üretim asamasindaki yüksek maliyetleri göz önüne alindiginda daha uygun maliyetlerde dedektör alternatifi arayislari kaçinilmaz olmaktadir. Bu tip dedektörlere alternatif olarak düsük maliyetli ham madde ve üretim maliyetlerinden dolayi kalkojen katkili silisyum fotodedektörler üzerine çalismalar baslamistir. Ilerleyen zamanlarda yapilan çalismalarda asiri yüksek sülfür katkili silisyum tabanli malzemelerin yüzeyini yerel olarak hizli eritilerek mikro yapilandirilmis dedektörler elde edilmistir. Ayrica silisyum tabanli günes hücrelerinin maliyetlerinin düserek veriminin yükselmesi, enerji sektöründe de silisyumun kullanilirligini hizla arttirmistir. Basta silisyumu normalin üzerinde katkilayarak yüzeyini pürüzlestirme fikri, günes gözelerinin performansini arttirmak için ortaya atilmistir. Böylece ara enerji seviyelerinin çoklugu sayesinde görünür bölgeye ek olarak yakin kizilötesi isinlarinin da sogurulacagi ve günes isinlarindan daha verimli faydalanilabileeegi düsünülmüstür. Yapilan asiri katkilamalarla beraber kizilötesi bantta fototepki elde edilmesiyle Siyah silisyum malzemenin kizilötesi görüntüleme üzerine kullanilmasi fikri ortaya çikmistir. 2000`li yillara gelindiginde siyah silisyumun yüksek optoelektronik özelliklerinin kesfedilmesiyle beraber, es zamanli olarak nanosaniye ve femtosaniye atimli lazer ile asiri katkili silisyum numunelerinin yüzeyinde yerel asiri hizli eritme islemi uygulanmis ve yüzeyde igne benzeri mikro yapilar yaratarak yüzey optik sogurmasinin görünür ve yakin kizilötesi bölgede %90'in üzerine artmasi saglanmistir. Ayrica yüzeydeki bu mikro yapilarin yükseklige bagli olarak SOgurmayi etkiledigi ortaya koyulmustur. Daha sonra, iki elektron veren donor iyonlar ile katkilamak amaciyla kalkojen iyonlarini kullanarak yüzeyde sülfür, selenyum ve tellür katmanli mikroyapi (mikrokristal) olusturulmasi basarilmistir. Ayrica, bu malzemenin yüksek sogurma ve tepkisellik gibi dikkat çekici optoelektronik özelliklere sahip oldugu da gösterilmistir. Üretilen numunelerden yakin kizilötesi dalga boylarinda yüksek absorptans ve verimlilik elde edilmistir. Elde edilen bu sonuçlar dogrultusunda yakin kizilötesi bölgede algilama yapabilen bir fotodedektör gelistirilmistir. Devaminda ise siyah silisyum fotodedektörler ticari olarak satisa sunulmustur. Son zamanlarda, silisyum cihazlarin (kizilötesi yariiletken fotodiyotlar, isik yayan diyotlar ve ince film günes pilleri) üretim teknolojileri düsük maliyet ve yüksek performansa bagli olarak gelistirilmektedir. Yapilan bazi çalismalarda, iyon implatasyon, difüzyon vb. yöntemler kullanilarak silisyum malzemeler kalkojen elementler ile katkilanmis ve elde edilen bu mikro yapili silisyum malzemeler femtosaniye lazer ile islenerek optoelektronik özellikleri ineelenmistir. Konu ile ilgili önceki çalismalar incelendiginde, silisyum tabanli kizilötesi fotodedektör malzemelerinin üretiminde kullanilan femto veya piko saniye-lazer parametrelerinin ve numune kalinliginin açikça ortaya konulamamis oldugu görülmüstür. Mevcutta 2500 nm dalgaboyu üzerinde optiksel (absorptansl ve 1250 nm dalgaboyu üzerinde elektro-optiksel herhangi bir çalisma olmamasi önemli bir eksiklik olarak göze çarpmaktadir. Bu degerin üstündeki absorbtans spektrumunun davranisinin ortaya konulmasina ve daha uzun dalga boylarinda bu fotodedektörlerin çalisip çalismayacaginin tespitine ayrica fotodedektörlerdeki katki konsantrasyonlarinin yüksek konsantrasyonlarda verecegi tepkinin tespit edilmesine ve ek olarak yaklasik 1250 nm dalga boyu üzerinde fotodedektörlerin elektro-optik ölçümlerine ulasilmaya ihtiyaç duyulmaktadir. Teknigin bilinen durumunda yer alan CN105655419 sayili Çin patent dokümaninda, genis dalga boyu araliginda çalisan kalkojen elementleri ile katkilanmis siyah silisyum malzemeden bahsedilmektedir. patent dokümaninda, siyah silisyum bazli metal yari iletken fotodedektörlerin üretim yönteminden bahsedilmektedir. Bulusun Kisa Açiklamasi Bu bulusun amaci, görünür bölge ve yakin kizilötesinin yani sira orta dalga kizilötesi ve uzak dalga boylarina kadar genis bant araliginda çalisan kalkojen katkili siyah silisyum (Si) bazli bir yariiletken fotodiyot (fotodedektör) ve elde etme yöntemi gerçeklestirmektir. Bu bulusun bir baska amaci, siyah silisyum numunelerine kalkojen katkilanmis yariiletken fOtOdIyot (fotodedektör) ve elde etme yöntemi gerçeklestirmektir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen "Genis Bant Araliginda Çalisan Bir Yariiletken Fotodiyot ve Elde Etme Yöntemi" ekli sekillerde gösterilmis olup; bu sekillerden: Sekil 1. Bulus konusu yariiletken fotodiyotun yandan bir görünüsüdür. Sekil 2. Bulus konusu yariiletken fotodiyot elde etme yöntemine iliskin akis diyagramidir. Sekillerde yer alan parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiliklari asagida verilmistir. Yariiletken fotodiyot Birinci elektrik alt kontakt Silikon Ikinci elektrik alt kontakt Kalkojen katkili hiper-dolgun silikon bölgesi Üst elektrik kontakt Bulus konusu genis bant araliginda çalisan yariiletken fotodiyot (1); -lazer ile pürüzlestirilerek isik absorbansi saglayabilen mikro yapidaki isik -alüminyum (AI), gümüs (Ag) gibi metal malzemeler ile kaplanan birinci elektrik alt kontakt (3), -kristal silisyumdan (c-Si) olusan silikon (4), -alüminyum (AI), gümüs (Ag) gibi metal malzemeler ile kaplanan ikinci elektrik alt kontakt (Sl, -kalkojen elementler ile Implant yapilmis silikon (4] bölgesine atim lazer ile katkilama sonucunda elde edilen kalkojen katkili hiper-dolgun silikon bölgesi (6] -alüminyum (All-gümüs (Ag) ile iki katmanli, titan (Til-altin (Au) ile iki katmanli, TI-Platin(Pt)-Au-Ag ile üç katmanli veya TI-kursun(Pbl-Ag ile üç katmanli alasimlar kullanilarak genel olarak 10nm - 1000nm kalinlik araliginda kaplanan üst elektrik kontakt (7) kisimlarini içermektedir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda birinci elektrik alt kontakt (3), ohmik kontakt olusturan bir metalden mamuldür. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda ikinci elektrik alt kontakt (5), ohmik kontakt olusturan bir metalden mamuldür. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda üst elektrik kontakt (7), ohmik kontakt olusturan bir metalden mamuldür. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda genis bant araliginda çalisan yariiletken fotodiyot (1) görünür bölge ve yakin kizilötesine ek olarak orta ve uzun kizilötesi dalga boylarina kadar genis bant araliginda çalisabilmektedir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda genis bant (elektromagnetik spektrumun°unl araliginda çalisan yariiletken fotodiyota (1) gelen düsük enerjili fotonlarinda tutulmasini ve yüksek tepki gösterilmesini saglamaktadir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda genis bant araliginda çalisan yariiletken fotodiyot(1l sayesinde; ordu, kolluk kuvvetleri, savunma sanayi (geCe görüntüsü), çesitli saglik, endüstriyel alanlari (elektrik alani, isi yalitim Vb.), informasyon teknolojisi ve enerji sektöründe (fotovoltaik) tercih edilen yariiletken fotodiyotlarin daha genis dalga boyunda çalisma sansi bulunmaktadir. Bulus konusu yariiletken fotodiyot (1) elde etme yöntemi (100); -Silikon (4) örneklerinin hazirlanmasi (101), -siIikonun (4) tek yüzeyine kalkojen elementlerinin implant yapilmasi (102), -Implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping) (103), -silikonun (4) implantsiz (diger yüzey) bölgesinin atim lazer ile eritilmesi (darbeli/darbesiz) (104), -Silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve elektro-optiksel sinyal ölçülmesi için mesa (piksellestirme) yapi olusturulmasi (mikrofabrikasyon) (105), -Silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve Optoelektrik sinyal alinmasi için yüzeylerin metal ile kaplanmasi (106) ve -metal ve Silikon (4) arasinda ohmik kontakt olusturmak ve olusan yapisal stres ve kusurlari iyilestirmek için termal tavlama yapilmasi (107) adimlarini içermektedir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda Silikon (4) örnekleri hazirlanirken (101), 1-10 (lem özdirenç degerine sahip yari iletken "p-tipi/n-tipi Si(100). Si(111) veya Si(110)" kristaller kullanilmaktadir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda Silikonun (4) tek yüzeyine kalkojen elementlerinin implant yapilmasi (102) islemi için kalkojen elementleri olan 5, Se ve Te elementleri Silikonun herhangi bir yüzeyine pasif olarak implantlanir (implant parametreleri Tablo 1" de gösterilmektedir). Burada silikon (4) yüzeyi, kalkojen elementleriyle lazer destekli katkilama teknigi kullanilarak katkilanmaktadir. Katkilama _ _ Elementler __ _ Katkilanma Dozlari Numune (Silikoni Enerjisi Si 100),Si 111), Tek kristalli malzeme üretme: Czochralski yöntemi yöntemi (FZ) FZ Bulusun tercih edilen uygulamasinda Implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping) (103) isleminde silikonun (4] kalkojen elementleri ile implant yapilmis olan yüzeyine atim lazer ile az sayida lazer atisi yapilmaktadir (ilgili lazer atim parametreleri Tablo 2"de gösterilmektedir). Kalkojen katkili silikon (4) malzemesinde kalkojen elementlerinin bulundugu tabakanin lazer ile eritilmesi sirasinda lazer gücü, lazer isinim atim sayisi, atim frekansi, atim süresi, tarama hizi ve dalga boyu gibi parametrelerin uygun degerlerinde islem yapilmasi gerekmektedir. Tablo 2` de yer alan optimum degerlerde çalisilmamasi kalkojen elementlerinin bulundugu tabakanin asiri eritilip yok olmasina (ablasyon) ya da yeterince eritilememesi sonucu Silikon (4) atomlari ile kalkojen elementlerinin yeterince bag kuramamasina sebep olmaktadir. Böylece silikonun (4) implant yapilmis yüzey tarafinin (nanometre derinliginde bulunan kalkojen elementlerin) asiri katkilanmasi gerçeklestirilmektedir. Az sayida lazer atisi yapilmasinin nedeni, implant yapilmis kalkojen elementlerinin konsantrasyonunun buharlasma ile azaltilmasini engellemek ve asiri doplamayi gerçeklestirmektir. Böylece, silikon (4] daha genis ara enerji bandi olusturup daha uzun dalga boylarinda tepkiselligini artirmaktir. Ayrica, mikrofabrikasyon (piksellestirme) yapiminda avantaj göstennektedir. Tablo 2. Implant yapilan silikon yüzeyi için lazer atim parametreleri Lazer modu, Lazer Lazer Tekrarlama i_ _ Tarama Atis/Tarama Numune EnerJisi Frekansi Hizi Sayisi Brust (darbelil Si(100l,Si(111), mod, Si(110l, continuous 1-5 Tek kristalli malzeme (sürekli) mod üretme: Czochralski ve Float Zone yöntemi (FZl Bulusun tercih edilen uygulamasinda silikonun (4) implantsiz (diger yüzey) bölgesinin atim lazer ile eritilmesi (darbeli/darbesiz) (104) islemi için öncelikle silikon (4) kristalleri bir tablaya yerlestirilmektedir. Üzerinde Silikon (4) kristalleri bulunan bu tabla bir vakum odasina alinmakta ve ortam vakumlanmaktadir. Ya da islem gaz (örnegin: hava, asal gaz veya asal olmayan gazlar vb.] atmosferleri altinda veya saf su Ortaminda da gerçeklestirilebilmektedir. Islem için uygun ortam olusturulduktan sonra silikonun (4] implant yapilmamis (kalkojen elementleri içermeyen) yüzeyi atim lazer sayesinde eritilerek/ablasyon yapilarak yüzey pürüzlendirilmekte (tekstürel, isigin SOgurulmasini saglayan mikro/nano yapilar (absorber tabakasi) elde edilmekte ve SIIIkOnun (4) yüzey yansimasi azaltilarak genis bant dalga boyunda isik absorbansi saglanmaktadir/artirilmaktadm Implant konsantrasyonunu azaltmamak için bu yüzeyde islem gerçeklestirilmektedir (ilgili lazer atim parametreleri Tablo 3" te gösterilmektedirl. Böylece, silikonun (4) Optik, elektro-Optik ve enerii bant yapi özelliklerini gelistirmek/degistirmek için katkilanmis ve katkilanmamis yüzeyleri birbirinden bagimsiz olarak islem yapilabilmektedir. Tablo 3. Implant yapilmayan silikon yüzeyi için lazer atim parametreleri modu, Lazer Tekrarlama EnerJisi Numune Hizi Sayisi Frekansi (darbeliil . _ . Tek kristalli (darbesisl . Czochralski yöntemi (CZ) ve F loat Zone yöntemi Bulusun tercih edilen uygulamasinda Silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve elektro-Optiksel sinyal ölçülmesi için mesa (piksellestirmel yapi olusturulmasi (mikrofabrikasyon) (105) islemi; klasik/standart mesa asindirma (piksellestirme) teknigi ya da fotolitografi mesa asindirma teknigi kullanilarak fotodedektörler için mesa yapi olusturulmaktadir (Sekil 1). Mesa yapi olusturmakta bir diger teknik, lazer asindirma metodunun kullanilmasidir. Optimum parametreler ile kalkojen katkilanmis silikon (4) yüzeyinde, lazer ile istenilen noktalar istenilen derinliklerde asmdirilarak mesa yapisi olusturulmaktadir. Asindirma sirasinda yüzeyde silikon oksit olusmakta ancak HF (hidrojenfiorür) uygulanarak oksitlenmis tabaka yüzeyden kaldirilarak mesa elde edilmektedir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda Silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve optoelektrik sinyal alinmasi için yüzeylerin metal ile kaplanmasi (106] isleminde, klasik! standart metal kaplama (metalizasyon) teknikleri kullanilmaktadir. Böylece, birinci elektrik alt kontakt (3), ikinci elektrik alt kontak (5) ve üst elektrik kontak (7l elde edilmektedir. Metal kaplama islemleri de yapildiktan sonra elde edilen metal katmanlarini gösteren yariiletkeri fotodiyot yapisi Sekil 1" de gösterilmistir. Bulusun bir baska uygulamasinda Silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve Optoelektrik sinyal alinmasi için yüzeylerin metal ile kaplanmasi (106] isleminde, silikonun (4) implant edilmemis tarafi metal ince film kapli cam yüzey üzerine oturtulmakta ve asindirilmis silikon (4) yüzeyinin belli noktalari atimli lazerin vakumlu ortamda yaptigi atislar ile buharlasip metal ile kaplanmaktadir. Böylece, birinci elektrik alt kontakt (3), ikinci elektrik alt kontakt (Sl ve üst elektrik kontakt (7] elde edilmektedir. (Metal kaplama islemleri de yapildiktan sonra elde edilen metal katmanlarini gösteren yariiletken totodiyot yapisi Sekil 11 de gösterilmistir.] Bulusun tercih edilen uygulamasinda metal ve Silikon (4) arasinda ohmik kontakt OIUSturmak ve olusan yapisal stres ve kusurlari iyilestirmek için termal tavlama yapilmasi (107) islemi SSOK 7 9OOK sicaklik degerleri arasinda ve Sdk 7 60dk zaman araliginda gerçeklestirilmektedir. Bu temel kavramlar etrafinda, bulus konusu genis bant araliginda çalisan yariiletken fotodiyot (1) ve elde etme yöntemi (100) için çok çesitli uygulamalarin gelistirilmesi mümkün olup, bulus burada açiklanan örnekIErle sinirlandirilamaz, esas olarak istemlerde belirtildigi gibidir. Silikon (4) örneklerinin hazirlanmasi Silikonuri (4) tek yüzeyine kalkojen elementlerinin implant yapilmasi \ Implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli dopingi Silikonun (4) implantsiz (diger yüzey) bölgesinin atim lazer ile eritilmesi (darbelI/darbesiz] Silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve elektro-optiksel sinyal ölçülmesi için mesa (piksellestimie) yapi olusturulmasi (mikrofabrikasyon) Silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve optoelektrik sinyal alinmasi için yüzeylerin metal ile kaplanmasi Metal ve Silikon (4) arasinda ohmik kontakt olusturmak ve olusan yapisal stres ve kusurlari iyilestirmek için termal tavlama yapilmasi TR TR TR TR TR TR TR TR
Claims (1)
1-10 !lem özdirenç degerine sahip yari iletken ”p-tipi/n-tipi Si(100), Si(111) veya Si(110)” kristaller kullanilarak silikon (4) örnekleri hazirlanmasi (101) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Kalkojen elementleri olan S, Se ve Te elementlerinin silikonun herhangi bir yüzeyine pasif olarak Implantlanmasiyla gerçeklestirilen Silikonun (4) tek yüzeyine kalkojen elementlerinin implant yapilmasi (102) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Silikon (4) yüzeyinin, kalkojen elementleriyle lazer destekli katkilama teknigi kullanilarak katkilanmasiyla gerçeklestirilen Silikonun (4) tek yüzeyine kalkojen elementlerinin implant yapilmasi (102) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Silikonun (4) kalkojen elementleri ile implant yapilmis olan yüzeyine atim lazer ile az sayida lazer atisi yapilarak gerçeklestirilen implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping) (103) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Kalkojen katkili silikon (4) malzemesinde kalkoien elementlerinin bulundugu tabakanin lazer ile eritilmesi Sirasinda lazer gücü, lazer isinim atim sayisi, atim frekansi, atim süresi, tarama hizi ve dalga boyu gibi parametrelerin uygun degerlerinde islem gerçeklestirilen Implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping) (103) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Optimum degerlerde çalisilmasi ile kalkojen elementlerinin bulundugu tabakanin asiri eritilip yok olmasinin (ablasyon) ya da yeterince eritilememesi SOnucu silikon (4) atomlari ile kalkojen elementlerinin yeterince bag kuramamasinin önüne geçilmesini saglayan implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping) (103) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Optimum degerlerde çalisilmasi ile Silikonun (4l Implant yapilmis yüzey tarafinin (nanometre derinliginde bulunan kalkojen elementlerin) asiri katkilanmasini gerçeklestiren implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping] (103] adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). A2 sayida lazer atisi yaparak implant yapilmis kalkojen elementlerinin konsantrasyonunun buharlasma ile azaltilmasini engelleyen ve asiri doplamayi gerçeklestiren implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping] (103l adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Silikonun (4) daha genis ara enerji bandi olusturup daha uzun dalga boylarinda tepkisellik göstermesini saglayan implant yapilan silikon (4) yüzeyinin atim lazer ile eritilerek katkilanmasi (lazer destekli doping) (103) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Vakum odasinda vakum altinda, gaz (örnegin: hava, asal gaz veya asal olmayan gazlar vb.) atmosferinde veya saf su ortaminda tabla üzerinde bulunan Silikonun (4] implant yapilmamis (kalkojen elementleri içermeyen) yüzeyinin atim lazer sayesinde eritilerek/ablasyon yapilip yüzey pürüzlendirmesi (tekstüre), isigin sogurulmasini saglayan mikro/nano yapilarin (absorber tabakasi) elde etmesi ve SIIIkOnun (4) yüzey yansimasi azaltilarak genis bant dalga boyunda isik absorbansi olusturmasi islemlerini yapan silikonun (4) implantsiz (diger yüzey) bölgesinin atim lazer ile eritilmesi (darbeli/darbesiz) (104) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Implant konsantrasyonunu azaltmamak için implantsiz yüzeyde islem gerçeklestirip silikonun (4) optik, elektro-optik ve enerji bant yapi özelliklerini gelistirmek/degistirmek için katkilanmis ve katkilanmamis yüzeyleri birbirinden bagimsiz olarak isleyen silikonun (4) implantsiz (diger yüzey) bölgesinin atim lazer ile eritilmesi (darbeIi/darbesiz) (104) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Klasik/standart mesa asindirma (piksellestirme) teknigi ya da fotolitografi mesa asindirma teknigi kullanilarak fotodedektörler için mesa yapi olusturan silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve elektro-optiksel sinyal ölçülmesi için mesa (piksellestirme) yapi olusturulmasi (mikrofabrikasyon) (105) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Optimum parametreler ile kalkojen katkilanmis silikon (4) yüzeyinde, lazer ile istenilen noktalari istenilen derinliklerde asindirarak mesa yapisi olusturan silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve elektro-optiksel sinyal ölçülmesi için mesa (pikseII6stIrme) yapi olusturulmasi (mikrofabrikasyon) (105) adimi ile karakterize edilen istem 1 ila 19°dan herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Asindirina sirasinda yüzeyde OIUSan Silikon Oksitin HF (hidrojenflorür) uygulanarak yüzeyden kaldirilip mesa elde edildigi silikon (4) yüzeyinden elektriksel ve elektro-optiksel sinyal ölçülmesi için mesa (piksellestirme) yapi olusturulmasi (mikrofabrikasyon) (105) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Klasik/standart metal kaplama (metalizasyon) teknikleri ile birinci elektrik alt kontakt (3), ikinci elektrik alt kontakt (5) ve üst elektrik kontakt (7) elde eden Silikon (4) yüzeyinden Optoelektrik sinyal alinmasi için yüzeylerin metal ile kaplanmasi (106) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). Silikonun (4) Implant edilmemis tarafinin metal ince film kapli cam yüzey üzerine oturtulup, asindirilmis silikon (4) yüzeyinin belli noktalarinin atimli lazerin vakumlu ortamda yaptigi atislar ile buharlastirilip metal ile kaplandiginda birinci elektrik alt kontakt (3), ikinci elektrik alt kontakt (5) ve üst elektrik kontaktin (7) elde edildigi Silikon (4) yüzeyinden optoelektrik sinyal alinmasi için yüzeylerin metal ile kaplanmasi (106) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100). 350K - 900K sicaklik degerleri arasinda ve 5dk - 60dk zaman araliginda gerçeklestirilen metal ve Silikon (4) arasinda ohmik kontakt olusturmak ve olusan yapisal stres ve kusurlari iyilestirmek için termal tavlama yapilmasi (107) adimi ile karakterize edilen yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yariiletken fotodiyot elde etme yöntemi (100).
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2018/19952A TR201819952A2 (tr) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Geni̇ş bant araliğinda çalişan bi̇r yarii̇letken fotodi̇yot ve elde etme yöntemi̇ |
| EP19900259.3A EP3891781A4 (en) | 2018-12-20 | 2019-10-25 | SEMICONDUCTOR PHOTODIODE WORKING IN A BROAD-BAND RANGE AND METHOD OF PRODUCTION |
| US17/416,538 US11764323B2 (en) | 2018-12-20 | 2019-10-25 | Semiconductor photodiode functioning in a wide band range and obtaining method thereof |
| PCT/TR2019/050901 WO2020130972A1 (en) | 2018-12-20 | 2019-10-25 | A semiconductor photodiode functioning in a wide band range and obtaining method thereof |
| JP2021536740A JP2022517527A (ja) | 2018-12-20 | 2019-10-25 | 広帯域範囲で機能する半導体フォトダイオードおよびその取得方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2018/19952A TR201819952A2 (tr) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Geni̇ş bant araliğinda çalişan bi̇r yarii̇letken fotodi̇yot ve elde etme yöntemi̇ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TR201819952A2 true TR201819952A2 (tr) | 2020-07-21 |
Family
ID=71101536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TR2018/19952A TR201819952A2 (tr) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Geni̇ş bant araliğinda çalişan bi̇r yarii̇letken fotodi̇yot ve elde etme yöntemi̇ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11764323B2 (tr) |
| EP (1) | EP3891781A4 (tr) |
| JP (1) | JP2022517527A (tr) |
| TR (1) | TR201819952A2 (tr) |
| WO (1) | WO2020130972A1 (tr) |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE480009T1 (de) * | 2004-09-24 | 2010-09-15 | Harvard College | Verfahren zur herstellung von detektoren auf siliziumbasis mit lasermikrostrukturierten oberflächenschichten mit elektronendonatoren |
| US20080083924A1 (en) * | 2006-10-09 | 2008-04-10 | Kibong Song | Thin film transistor having chalcogenide layer and method of fabricating the thin film transistor |
| WO2010028177A1 (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | Sionyx, Inc. | High sensitivity photodetectors, imaging arrays, and high efficiency photovoltaic devices produced using ion implantation and femtosecond laser irradiation |
| JP5185205B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
| CN103081128B (zh) * | 2010-06-18 | 2016-11-02 | 西奥尼克斯公司 | 高速光敏设备及相关方法 |
| US8384179B2 (en) * | 2010-07-13 | 2013-02-26 | University Of Electronic Science And Technology Of China | Black silicon based metal-semiconductor-metal photodetector |
| CN105679862A (zh) * | 2010-12-21 | 2016-06-15 | 西奥尼克斯公司 | 具有减少的衬底损伤的半导体器件和相关方法 |
| CA2815764A1 (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Efficient black silicon photovoltaic devices with enhanced blue response |
| US9887309B2 (en) * | 2012-12-13 | 2018-02-06 | The Board of Regents of the University of Okalahoma | Photovoltaic lead-salt semiconductor detectors |
| CN104282792A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-14 | 复旦大学 | 非制冷光子型硅基红外探测器芯片及其制备方法和应用 |
| JP2016066682A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 住友電気工業株式会社 | 赤外線受光装置、半導体受光素子 |
| EP3221895A4 (en) * | 2014-11-18 | 2018-08-15 | Shih-Yuan Wang | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
| KR102301870B1 (ko) * | 2014-12-26 | 2021-09-15 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | 발광 소자 및 발광 소자 패키지 |
| CN105655419B (zh) * | 2016-03-22 | 2017-10-17 | 电子科技大学 | 一种制备黑硅材料的方法 |
| CN105742407B (zh) * | 2016-03-22 | 2017-08-11 | 电子科技大学 | 一种在掺杂膜层上制备黑硅的方法 |
| US9882070B2 (en) * | 2016-06-10 | 2018-01-30 | Aalto University Foundation | Photodetector structures and manufacturing the same |
| KR101695426B1 (ko) * | 2016-07-08 | 2017-01-23 | 군산대학교 산학협력단 | 하이브리드 광전변환 소자 |
| JP2018076241A (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 日本化薬株式会社 | 縮合多環化合物及びその利用 |
| FI127794B (en) * | 2017-02-15 | 2019-02-28 | Aalto Korkeakoulusaeaetioe | Semiconductor structures and manufacturing the same |
-
2018
- 2018-12-20 TR TR2018/19952A patent/TR201819952A2/tr unknown
-
2019
- 2019-10-25 WO PCT/TR2019/050901 patent/WO2020130972A1/en not_active Ceased
- 2019-10-25 JP JP2021536740A patent/JP2022517527A/ja active Pending
- 2019-10-25 EP EP19900259.3A patent/EP3891781A4/en active Pending
- 2019-10-25 US US17/416,538 patent/US11764323B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022517527A (ja) | 2022-03-09 |
| EP3891781A4 (en) | 2022-01-19 |
| US11764323B2 (en) | 2023-09-19 |
| EP3891781A1 (en) | 2021-10-13 |
| US20220045229A1 (en) | 2022-02-10 |
| WO2020130972A1 (en) | 2020-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5328363B2 (ja) | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 | |
| KR100974221B1 (ko) | 레이저 어닐링을 이용한 태양전지의 선택적 에미터형성방법 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법 | |
| TWI528574B (zh) | 具有選擇性前表面場之背接面太陽能電池 | |
| CN102842651A (zh) | 一种黑硅结构及其制造方法 | |
| CN103367476B (zh) | 一种n+/n型黑硅新结构及制备工艺 | |
| KR20100015622A (ko) | 태양 전지 | |
| CN102496638A (zh) | 深能级杂质掺杂的晶体硅红外探测器及其制备方法 | |
| Li et al. | Sub-bandgap photo-response of chromium hyperdoped black silicon photodetector fabricated by femtosecond laser pulses | |
| US20130112236A1 (en) | Photovoltaic microstructure and photovoltaic device implementing same | |
| Li et al. | Record-breaking-high-responsivity silicon photodetector at infrared 1.31 and 1.55 μm by argon doping technique | |
| KR102214451B1 (ko) | 펄스레이저를 이용한 태양 전지 셀의 국부 후면 전계 영역 형성 방법과 이에 따라 형성된 후면 전계 영역을 포함하는 태양 전지 셀 | |
| Dawood et al. | Some of electrical and detection properties of nano silver oxide | |
| KR101740522B1 (ko) | 태양 전지와 그 제조 방법 | |
| KR20090091474A (ko) | 탑햇 형태의 레이저 어닐링을 이용한 태양전지의 선택적에미터 형성방법 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법 | |
| CN112054086B (zh) | 一种具有横向结硅基光电探测器的制备方法 | |
| CN105679653B (zh) | 硫硅半导体合金叠层太阳能电池的制作方法 | |
| TR201819952A2 (tr) | Geni̇ş bant araliğinda çalişan bi̇r yarii̇letken fotodi̇yot ve elde etme yöntemi̇ | |
| Huang et al. | Ultrafast laser hyperdoped black silicon and its application in photodetectors: a review | |
| Zhang et al. | n-ZnO/p-Si 3D heterojunction solar cells in Si holey arrays | |
| Gupta | Laser-induced surface modification for photovoltaic device applications | |
| CN115714146A (zh) | 锌超掺杂硅及其制备方法以及在制备红外探测器上的应用 | |
| US20110155229A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| Mazur et al. | Laser doping and texturing of silicon for advanced optoelectronic devices | |
| Dong et al. | Enhancing infrared photodiode performance by femtosecond laser hyperdoping | |
| KR101013432B1 (ko) | 박막 태양전지 제조방법 |