低成本制备PN结的新方法

材料牛注：对PN结掺杂的传统方法需要特殊的设备和超干净的工作环境，这些要求增加了生产成本，近日，科学家们发明了一种新的技术，使用成本较低的金属对PN结掺杂。

PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的，其接触界面称为冶金结界面。

N型半导体（N为Negative的字头，由于电子带负电荷而得此名）：掺入少量杂质磷元素（或其它特定元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为自由电子。于是，N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电。

P型半导体（P为Positive的字头，由于空穴带正电而得此名）：掺入少量杂质硼元素（或其它特定元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个“空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，使得硼原子成为带负电的离子。这样，这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”（“相当于”正电荷），成为能够导电的物质。

但是掺杂的过程要求严格，需要特殊的设备、需要超净的操作环境，增加了生产的成本。

来自A*STAR材料与工程研究所的Goutam Dalapati和他的同事们发明了一种制作PN结的新方法。研究员们使用溅射沉积技术，以铝和金属硅化物的前驱体为原料，在N型半导体上镀膜，并进行快速的退火，这样就成功地在N型半导体表面镀上了铝掺杂的薄膜（P型半导体）。

研究员们使用透射电子显微镜观察制得的样品，测试结果显示：新生长的P型半导体薄膜厚度为5至8纳米，并且P型半导体中铝掺杂浓度很高。使用这种新技术制作的PN结性能稳定、可再生、可能用于大规模生产，且光线吸收效率从0.8%增加到5.1%，有望用于生产效率更高的太阳能电池。

原文参考地址：Technique for assembling active photovoltaic components from inexpensive metals

感谢编辑部杨洪期提供素材