Инженеры из США и Южной Кореи продемонстрировали методику создания структуры, составленной из перемежающихся слоёв арсенида алюминия и арсенида галлия, и переноса последних на подложки, выполненные из различных материалов.

Схематическое и реальные изображения квадратных арсенид-галлиевых солнечных элементов с длиной стороны в 500 мкм, изготовленных на полиэтилентерефталатовой (ПЭТ) подложке (здесь и далее иллюстрации из журнала Nature).

Арсенид галлия GaAs заметно превосходит кремний по многим показателям, в частности по эффективности поглощения и преобразования энергии излучения, но распространение этого составного полупроводника ограничивает его высокая цена. При создании слоя высококачественного GaAs необходимо выдерживать строго определённые условия, причём значительная часть материала на полученных «толстых» полупроводниковых пластинах просто не используется.

Авторы расположили на одной пластине сразу несколько слоёв арсенида галлия, чередующихся со слоями AlAs. При обработке раствором кислоты арсенид алюминия частично удаляется, а слои GaAs по одному переносятся на требуемую подложку с помощью силиконовой «печати». «Это позволяет снизить стоимость и временные затраты на получение больших объёмов материала», — уверяет один из участников исследования Джон Роджерс (John Rogers) из Иллинойского университета в Урбане и Шампейне.

Чтобы продемонстрировать возможности своей методики, авторы изготовили опытные образцы арсенид-галлиевых фотогальванических элементов на пластиковой основе, полевых транзисторов на подложке из стекла и массивов фотодетекторов ближнего ИК-диапазона на кремнии. Продвижением технологии занимается компания Semprius, в совет директоров которой входит г-н Роджерс.

«Самым перспективным направлением нам кажется изготовление солнечных элементов: здесь составные полупроводники ранее не могли конкурировать с кремнием», — заключает Джон Роджерс.

Схема слоистой структуры, её изображение после частичного удаления слоёв арсенида алюминия и фотография полученных авторами миниатюрных солнечных элементов.

Полевые транзисторы на стеклянной подложке, покрытой полиимидом (ПИ). И — исток, З — затвор, С — сток.

Фотодетектор ближнего ИК-диапазона на кремниевой пластине, покрытой фотоотвердеваемым полиуретаном (ПУ), и пример формируемого изображения. Внизу — схема эксперимента.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Nature News.

20 мая 2010 года, 20:37
Текст: Дмитрий Сафин