pn结及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种pn结及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着透明电子学的迅速发展，氧化物半导体pn结成为了研宄的热点。由于氧化物 的本征缺陷及制备技术上的限制，具有稳定的高性能P型空穴导电材料显得稀缺。
[0003]SnO作为一种新兴的本征p型氧化物半导体材料，具备很大的应用潜力。目前， 针对于SnO半导体，HiroshiYanagi等采用脉冲激光法制备了一种SnO同质结，其开启 电压为0.7V，在 ±2V时整流比为25(BipolarConductioninSnOThinFilms，Hideo Hosono,YoichiOgoetal,ElectrochemicalandSolid-StateLetters, 2011,14,1)； K.C.Sanal等采用磁控派射法制备了一种p-SnO/n-ZnO异质pn结，其开启电压为3V， 在 ±4.5V时整流比为 12(GrowthandCharacterizationofTinOxideFilmsand FabricationofTransparentp-SnO/n-ZnOp-nheterojunction,MaterialsScience andEngineeringB,2013, 178, 12)〇
[0004] 由于目前对SnO半导体的研宄较少，利用SnO制备的pn结种类有限，极大地制约 了SnO的应用。因此，利用SnO开发新的pn结成为当前的研宄趋势。
【发明内容】
[0005] 基于上述问题，本发明提供了一种包含SnO的pn结及其制备方法，该pn结性能优 良，制备方法简单。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种pn结，包括
[0008] n型Si半导体层，所述n型Si半导体层上设置有第一电极；以及
[0009] 位于所述n型Si半导体层中部区域的p型SnO半导体层，所述p型SnO半导体层 上设置有第二电极。
[0010] 在其中一个实施例中，所述p型SnO半导体层的横截面为圆形；
[0011] 所述第一电极的横截面为圆环形，所述圆环形的第一电极将所述P型SnO半导体 层围设在其内圆环中；
[0012] 所述第二电极的横截面为圆形，且所述第二电极的横截面面积小于所述p型SnO 半导体层的横截面面积。
[0013] 在其中一个实施例中，所述p型SnO半导体层的厚度为50nm?80nm;
[0014] 所述第一电极和所述第二电极的厚度均为40nm?100nm。
[0015] 在其中一个实施例中，所述第一电极和所述第二电极为Ni-Au双层电极、Cu-Au双 层电极或Ag-Au双层电极。
[0016] -种pn结的制备方法，包括以下步骤：
[0017] S100 :在Si半导体上沉积一层p型SnO半导体，得到Si-SnO复合体；
[0018] S200 :在所述Si-SnO复合体中的n型Si半导体上沉积第一电极，在所述Si-SnO 复合体中的SnO半导体上沉积第二电极，得到p-SnO/n-Si异质结。
[0019] 在其中一个实施例中，所述S100包括以下步骤：
[0020] 在n型Si半导体表面涂覆光刻胶，形成第一掩膜；
[0021] 紫外光刻所述第一掩膜，在所述n型Si半导体上形成第一窗口；
[0022] 利用电子束蒸发法在所述第一窗口的表面沉积一层p型SnO半导体，得到Si-SnO 复合体。
[0023] 在其中一个实施例中，所述S200包括以下步骤：
[0024] 在所述Si-SnO复合体表面涂覆光刻胶，形成第二掩膜；
[0025] 紫外光刻所述第二掩膜，在所述Si-SnO复合体中的n型Si半导体上形成第二窗 口，同时在所述Si-SnO复合体中的SnO半导体上形成第三窗口；
[0026] 利用电子束蒸发法在所述第二窗口上沉积第一电极，同时在所述第三窗口上沉积 第二电极；
[0027] 去除所述沉积电极后的Si-SnO复合体表面剩余的光刻胶，得到p-SnO/n-Si异质 结。
[0028] 在其中一个实施例中，在S200之前，还包括以下步骤：
[0029] 去除所述Si-SnO复合体表面剩余的光刻胶并对所述Si-SnO复合体进行热处理， 所述热处理的条件为：保护气氛下，300°C?400°C下保温10min?20min。
[0030] 在其中一个实施例中，所述第一窗口为圆形窗口；
[0031] 所述第二窗口为圆环形窗口，所述圆环形窗口将所述SnO半导体层围设在其内圆 环中；
[0032] 所述第三窗口为圆形窗口，所述圆形窗口的面积小于所述第一窗口的面积。
[0033] 在其中一个实施例中，所述沉积的p型SnO半导体的厚度为50nm?80nm;
[0034] 所述沉积的第一电极和所述第二电极的厚度均为40nm?100nm。
[0035] 本发明的有益效果如下：
[0036] 本发明的pn结包括n型Si半导体和p型SnO半导体，具有明显的整流效应，可应 用于发光二极管、太阳能电池、光电探测器、气敏传感器等半导体器件，增强了氧化亚锡的 应用；同时圆形和环形的电极能够明显降低边缘放电效应，提高pn结的使用性能。
[0037] 利用本发明的pn结的制备方法，可得到p-SnO/n-Si异质结，其制备过程简单，成 本低廉；且可采用紫外光进行掩膜的图形化，既避免图形化过程中产生的污染物，又能提高 精度，利于实现器件的小型化；同时，可采用电子束蒸发法进行薄膜的沉积，可有效增加沉 积的膜层的质量，从而提高器件的性能。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明的pn结一实施例的剖视图；
[0039] 图2为图1所示pn结的俯视图；
[0040] 图3为实施例1中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0041] 图4为实施例2中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0042] 图5为实施例3中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0043] 图6为实施例4中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0044] 图7为实施例5中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0045] 图8为实施例6中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0046] 图9为实施例7中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0047] 图10为实施例8中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线；
[0048] 图11为实施例9中得到的p-SnO/n-Si异质结的电流电压特性曲线。
【具体实施方式】
[0049] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0050] 参见图1和图2,本发明提供了一种pn结，包括n型Si半导体层110和位于该n 型Si半导体层110中部区域的p型SnO半导体层120 ;其中，n型Si半导体层110上设置 有第一电极112,p型SnO半导体层120上设置有第二电极122。需要说明的是，本发明中 所述的n型Si半导体层110的中部区域不局限于n型Si半导体层110的中心，泛指除边 缘以外的区域。
[0051] 较佳地，作为一种可实施方式，p型SnO半导体层120的横截面为圆形。该结构设 计简单，容易实现。在其他实施例中，P型SnO半导体层120的横截面也可为其他形状，如 正四边形或其他多边形等。
[0052] 优选地，第一电极112的横截面为圆环形，圆环形的第一电极112将p型SnO半导 体层120围设在其内圆环中；进一步地，第二电极122的横截面为圆形，且第二电极122的 横截面积小于P型SnO半导体层120的横截面积。与多边形电极相比，本实施例的电极为 圆形或圆环形，增加了电极边缘电荷的均匀性，避免了由于多边形尖端附近的电荷密度集 中而引起的边缘放电效应，提高了pn结的综合性能。
[0053] 较佳地，当第一电极112的横截面为圆环形、第二电极122和p型SnO半导体层 120的横截面为圆形时，第一电极112、第二电极122和p型SnO半导体层120的横截面为 同心圆。该方式得到的pn结性能优异，且结构设计合理，便于制备。
[0054] 在本发明的pn结的制备过程中，p型SnO半导体层120的沉积厚度过小，则形成 的pn结性能不佳，无法满足实际中的应用；沉积的厚度过大，不仅提高了成本，而且不利于 器件的小型化发展趋势。因此，P型SnO半导体层120的厚度优选为50nm?80nm，在该厚 度范围内，得到的pn结具有明显的整流效