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1、10申请公布号CN104124282A43申请公布日20141029CN104124282A21申请号201310146661022申请日20130425H01L29/861200601H01L29/12200601H01L21/32920060171申请人天津职业技术师范大学地址300222天津市津南区大沽南路1310号天津职业技术师范大学72发明人李彤54发明名称一种SI/NIONA异质PN结二极管57摘要本发明公开了一种SI/NIONA异质PN结二极管，至少包括PN结和欧姆接触电极，所述PN结由N型SI衬底上生长P型NIONA薄膜而得到的异质PN结。本发明利用磁控溅射工艺在N型SI衬底上。
2、制备P型NIONA薄膜最后采用磁控溅射或热蒸发法在PN结上制作电极。本发明中异质PN结二极管具有较高的反向击穿电压、较大的正向电流密度，而且其制备方法工艺简单、成本低廉。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页10申请公布号CN104124282ACN104124282A1/1页21一种SI/NIONA异质PN结二极管，至少包括PN结和欧姆接触电极，其特征在于所述PN结是由N型SI衬底上生长NIONA薄膜而得到的异质PN结。2权利要求1所述SI/NIONA异质PN结二极管的制备方法，其特征在于用磁控溅射工艺在。
3、N型SI衬底上制备NIONA薄膜形成异质PN结。3根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于本发明采用NIONA2O陶瓷靶，磁控溅射工艺制备NIONA薄膜，在此采用氧分压O2/O2AR0100。溅射前的腔体本底真空度优于3X104PA，溅射气压为052PA，溅射功率为100200W。在镀膜之前，预溅射5MIN以去除靶材表面的杂质。镀膜时间均为20120MIN，衬底温度从RT变化至600。4权利要求1，2或3所述SI/NIONA异质PN结二极管的制备方法，其特征在于将该异质结从200至700退火05至1个小时。5权利要求1或2或3所述NSI/PNIONA异质PN结二极管的制备方法，其特征在于采用溅。
4、射法或热蒸发法在PN结上制作电极；其中，NIONA和SI表面沉积镍，铝或金电极。权利要求书CN104124282A1/3页3一种SI/NIONA异质PN结二极管所属技术领域0001本发明涉及一种SI/NIONA异质PN结二极管。属于功能材料和光电子器件领域。背景技术0002强关联材料NIO中含有的DF电子的内部自由度如自旋、电荷、轨道之间的相互作用，使得NIO表现出许多奇异的性质，同时也使得材料的物性随着内部参数如温度、压强、掺杂的变化而发生显著改变。截止到目前，NIO因其良好的催化性能、热敏性能而被应用于催化剂、电池电极、电化学电容器等领域的研究，对其光电特性的研究少见报道。半导体异质结易于。
5、实现光生电荷分离被广泛应用于薄膜电池等光电子器件的研制和开发。NIO除了上述性质外，还是P型直接宽带隙半透明半导体材料，与间接带隙半导体材料相比，量子效率相对较高。室温下禁带宽度为3040EV，3D电子结构的DD轨道跃迁，使其在可见光区域存在较弱吸收。我们通过NIO基异质结形式研究新型光电子器件。PPUSPHARAJHA等人采用喷雾热解法通过对NIO掺入LI使NIO薄膜在可见光波段透光率达到90，薄膜电阻下降到1CM见文献PPUSPHARAJAH，SRADHAKRISHNA，AKAROFTRANSPARENTCONDUCTINGLITHIUMDOPEDNICKELOXIDETHINFILMSB。
6、YSPRAYPYROLYSISTECHNIQUEJOURNALOFMATERIALSSCIENCE，1997，321130013006。但从长远考虑，LI金属价格过于昂贵，不适于应用。最近看到SHINICHIKOMABA等人报道用NA离子电池替代LI离子电池，在此思路启发下，我们将NA元素引入NIO，制备NIONA基异质结，这非常符合现代社会秉承的绿色能源宗旨，在此我们选用价格低廉的N型SI衬底作为异质结的另一端，从而实现SI/NIONA异质PN结二极管。这种选择对于新型器件的开发有着重要意义，而目前对于SI/NIONA异质结还未见报道。发明内容0003为提高传统的平面PN结二极管的性能，本发。
7、明提供了一种SI/NIONA异质PN结二极管，制备的SI/NIONA异质PN结二极管具有较高的反向击穿电压和大的正向电流密度。相对于传统的平面PN结二极管，该新型二极管的整流特性得到了提高。0004本发明的技术方案SI/NIONA异质PN结二极管，至少包括PN结和欧姆接触电极，所述PN结是由N型SI衬底上生长P型NIONA形成异质PN结。0005上述SI/NIONA异质PN结二极管的制备方法用磁控溅射工艺在N型SI衬底上制备NIONA薄膜形成异质PN结；最后采用溅射或热蒸发法在PN结上制作电极；其中，NIONA和SI表面溅射或蒸发镍或铝或金电极。0006本发明采用直径为50MM的NIONA2O。
8、陶瓷靶，磁控溅射制备的NIONA薄膜。溅射前的腔体本底真空度优于3X104PA，在此采用的相对氧分压O2/O2AR0100。溅射气压为052PA，溅射功率100200W。在镀膜之前，预溅射5MIN以去除靶材表面的杂质。镀膜时间均为20120MIN，衬底温度为RT600或者后期退火温度从200至700时间为05至1个小时。说明书CN104124282A2/3页40007本发明利用N型SI衬底与P型NIONA薄膜形成了异质PN结二极管。通过对NIONA薄膜制备等条件的控制、PN结结构的优化等，提高了异质PN结性能，充分发挥半导体NIONA在异质PN结应用方面的独到优势。附图说明0008图1为本发明。
9、SI/NIONA异质PN结二极管结构示意图0009图2为本发明反映电极欧姆接触的IV曲线实施例一0010图3为本发明反映异质结整流特性的IV曲线实施例一0011图4为本发明反映电极欧姆接触的IV曲线实施例二0012图5为本发明反映异质结整流特性的IV曲线实施例二0013图6为本发明反映电极欧姆接触的IV曲线实施例三0014图7为本发明反映异质结整流特性的IV曲线实施例三0015图8为本发明反映电极欧姆接触的IV曲线实施例四0016图9为本发明反映异质结整流特性的IV曲线实施例四具体实施方式0017本发明SI/NIONA异质PN结二极管，至少包括PN结和欧姆接触电极，所述PN结是直接在N型SI衬。
10、底上沉积NIONA形成异质PN结。其具体制备步骤如下00181采用半导体工艺中的清洗方法清洗硅片并用氮气吹干；00192PNIONA的制备溅射前的腔体本底真空度优于3X104PA，采用的相对氧分压O2/O2AR0100，溅射气压为052PA，溅射功率100200W。在镀膜之前，预溅射5MIN以去除靶材表面的杂质。镀膜时间均为20120MIN，衬底温度为RT600以及温度为200至700退火05至1个小时。00203电极的制备采用溅射或热蒸发等方法如唐伟忠著，薄膜材料制备原理、技术及应用，冶金工业出版社1998第一版在NIONA和SI表面制作镍/铝/金电极。00214测试用KEITHLEY261。
11、2A检测电极的欧姆接触特性和异质PN结二极管的IV特性整流特性。0022实施例一00231采用半导体工艺中的清洗方法清洗硅片并用氮气吹干；00242PNIONA的制备采用直径为50MM的NIONA陶瓷靶。磁控溅射制备的NIONA薄膜。溅射前的腔体本底真空度优于3X104PA，采用的相对氧分压O2/O2AR100。溅射气压为2PA，溅射功率200W。在镀膜之前，预溅射5MIN以去除靶材表面的杂质。镀膜时间均为120MIN，衬底温度为RT，后期200退火05个小时。00253电极的制备采用热蒸发方法在NIONA和SI表面边缘制作NI电极。00264测试用KEITHLEY2612A检测电极的欧姆接触。
12、特性和异质PN结二极管的IV特性整流特性，见图2和图3。0027实施例二00281采用半导体工艺中的清洗方法清洗硅片并用氮气吹干；00292PNIONA的制备采用直径为50MM的NIONA陶瓷靶。磁控溅射制备的NIONA说明书CN104124282A3/3页5薄膜。溅射前的腔体本底真空度优于3X104PA，采用的相对氧分压O2/O2AR100。溅射气压为2PA，溅射功率200W。在镀膜之前，预溅射5MIN以去除靶材表面的杂质。镀膜时间均为120MIN，衬底温度为RT，后期300退火05个小时。00303电极的制备采用热蒸发方法在NIONA和SI表面边缘制作NI电极。00314测试用KEITHL。
13、EY2612A检测电极的欧姆接触特性和异质PN结二极管的IV特性整流特性，见图4和图5。0032实施例三00331采用半导体工艺中的清洗方法清洗硅片并用氮气吹干；00342PNIONA的制备采用直径为50MM的NIONA陶瓷靶。磁控溅射制备的NIONA薄膜。溅射前的腔体本底真空度优于3X104PA，采用的相对氧分压O2/O2AR100。溅射气压为2PA，溅射功率200W。在镀膜之前，预溅射5MIN以去除靶材表面的杂质。镀膜时间均为120MIN，衬底温度为RT，后期400退火05个小时。00353电极的制备采用热蒸发方法在NIONA和SI表面边缘制作NI电极。00364测试用KEITHLEY26。
14、12A检测电极的欧姆接触特性和异质PN结二极管的IV特性整流特性，见图6和图7。0037实施例四00381采用半导体工艺中的清洗方法清洗硅片并用氮气吹干；00392PNIONA的制备采用直径为50MM的NIONA陶瓷靶。磁控溅射制备的NIONA薄膜。溅射前的腔体本底真空度优于3X104PA，采用的相对氧分压AR/O2AR100。溅射气压为2PA，溅射功率200W。在镀膜之前，预溅射5MIN以去除靶材表面的杂质。镀膜时间均为23MIN，衬底温度为RT，后期400退火05个小时。00403电极的制备采用热蒸发方法在NIONA和SI表面边缘制作NI电极。00414测试用KEITHLEY2612A检测电极的欧姆接触特性和异质PN结二极管的IV特性整流特性，见图8和图9。说明书CN104124282A1/3页6图1图2图3说明书附图CN104124282A2/3页7图4图5图6说明书附图CN104124282A3/3页8图7图8图9说明书附图CN104124282A。