[发明专利]通过热处理和硫族化I-III前导层形成I-III-VI2半导体层

权利要求书

1.一种形成I-III-VI₂型半导体层的方法，在炉膛中的至少一个腔体中，热处理和硫族化沉积在基底上的I-III型金属前导层，所述方法包括：

-在惰性气体中的加热步骤，在该步骤中，温度均匀加热至介于460℃至540℃之间的第一温度，以便使前导层致密化，以及，

-在所述第一温度开始的硫族化步骤，在该步骤中，温度继续增加至介于550℃至600℃之间的稳定的第二温度，以便形成半导体层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度介于480℃至520℃之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度等于505℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在加热步骤中，以2.5℃/秒至4.5℃/秒的速率增加温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在加热步骤中，以3.5℃/秒的速率增加温度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫族化步骤包括将硒和双氮的气体混合物注入炉膛中的至少一个炉腔的硒化步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据硫族化步骤的另一个特征，通过将硒加热至介于480℃至520℃之间的温度以得到硒的分压，从而获得硒和氮的气体混合物。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，以10标准升每分钟至16标准升每分钟的容积流率注入硒和双氮的气体混合物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，以13标准升每分钟的容积流率注入硒和双氮的气体混合物。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫族化步骤持续4分钟至6分钟。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫族化步骤持续5分钟。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加入基底和前导层的总硫族元素量和金属前导层的量的比率介于1.4和2.2之间。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，炉膛包括至少一系列腔体，并且加热步骤在一系列腔体中的第一腔体中实施，硫族化步骤在一系列腔体中的第二腔体中实施。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，炉膛中的至少第二腔体维持在低于大气压强的20至200帕的压强。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于稳定的第二温度介于570℃至590℃之间。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的形成方法所获得的I-III-VI₂型半导体层，所述半导体层具有包括不同尺寸的晶粒的微结构，这些尺寸对应于CIGSe的{112}XRD尖峰的半峰宽度在0.16°至0.18°之间。

17.根据权利要求16所述的半导体层，其特征在于，其包括多个不同化合物层，其中包括一个CuGaSe₂层。

18.用于实施根据权利要求1至15中任一项所述的形成方法的炉膛，所述炉膛包括：

-至少一个第一腔体和一个第二腔体，

-从一个腔体至下一个腔体的传送装置，

-各个腔体的加热设备，

-各个加热设备的控制装置，以及，

-用于测量各个腔体中温度的测量装置，

测量装置将各个腔体的温度测量结果传输到用于控制各加热设备的控制装置，以便确定在第一腔体中均匀增温至介于460℃至540℃之间的第一温度，以及维持第二腔体中的温度稳定在介于550℃至600℃之间的第二温度，

所述炉膛还包括用于将惰性气体注入第一腔体的注入装置，以及，

所述炉膛还包括用于将温度在480℃至520℃之间的硒和双氮的气体混合物注入第二腔体的注入装置。