低成本制備PN結的新方法

材料牛注：對PN結摻雜的傳統方法需要特殊的設備和超干凈的工作環境，這些要求增加了生產成本，近日，科學家們發明了一種新的技術，使用成本較低的金屬對PN結摻雜。

PN結是由一個N型摻雜區和一個P型摻雜區緊密接觸所構成的，其接觸界面稱為冶金結界面。

N型半導體（N為Negative的字頭，由于電子帶負電荷而得此名）：摻入少量雜質磷元素（或其它特定元素）的硅晶體（或鍺晶體）中，由于半導體原子（如硅原子）被雜質原子取代，磷原子外層的五個外層電子的其中四個與周圍的半導體原子形成共價鍵，多出的一個電子幾乎不受束縛，較為容易地成為自由電子。于是，N型半導體就成為了含電子濃度較高的半導體，其導電性主要是因為自由電子導電。

P型半導體（P為Positive的字頭，由于空穴帶正電而得此名）：摻入少量雜質硼元素（或其它特定元素）的硅晶體（或鍺晶體）中，由于半導體原子（如硅原子）被雜質原子取代，硼原子外層的三個外層電子與周圍的半導體原子形成共價鍵的時候，會產生一個“空穴”，這個空穴可能吸引束縛電子來“填充”，使得硼原子成為帶負電的離子。這樣，這類半導體由于含有較高濃度的“空穴”（“相當于”正電荷），成為能夠導電的物質。

但是摻雜的過程要求嚴格，需要特殊的設備、需要超凈的操作環境，增加了生產的成本。

來自A*STAR材料與工程研究所的Goutam Dalapati和他的同事們發明了一種制作PN結的新方法。研究員們使用濺射沉積技術，以鋁和金屬硅化物的前驅體為原料，在N型半導體上鍍膜，并進行快速的退火，這樣就成功地在N型半導體表面鍍上了鋁摻雜的薄膜（P型半導體）。

研究員們使用透射電子顯微鏡觀察制得的樣品，測試結果顯示：新生長的P型半導體薄膜厚度為5至8納米，并且P型半導體中鋁摻雜濃度很高。使用這種新技術制作的PN結性能穩定、可再生、可能用于大規模生產，且光線吸收效率從0.8%增加到5.1%，有望用于生產效率更高的太陽能電池。

原文參考地址：Technique for assembling active photovoltaic components from inexpensive metals

感謝編輯部楊洪期提供素材