中制备得到的器件；
[0022] 7)清洗：分别用三氯乙烯、丙酮和酒精超声清洗制备好上述器件2~3次，每次 5~10分钟，然后用高纯N2吹干；
[0023] 8)烘烤：用烘箱将制备好的器件在75~85°C条件下烘烤20~25分钟；
[0024] 9)制作窗口层：在真空热蒸发系统中分别放入装有掺杂浓度为1X1019~ 2\1019/〇113的？型2113的石墨舟，对热蒸发系统抽真空至1\10 3~3\10:^1，通过控制加 热电流改变石墨舟的温度，从而控制蒸发速率，在P型GaSb有源层上蒸镀ZnS，用膜厚监控 仪监控厚度，形成厚度为l〇nm~lOOnm的窗口层。
[0025] 10)上电极制作：在p+型ZnS窗口层的上表面用电子束蒸发的方法制作 Au-Pb(30~50nm)/Au(100~200nm)上电极。首先，制作一个材料为铜片、与η型GaSb衬 底尺寸相同的掩膜版，在掩膜版的正中央挖去一个长方形的孔，挖去的面积占掩膜版面积 的5 %~10 %，并将掩膜版与器件上表面重合压紧，将其一并放入蒸发腔内，固定器件并 使器件上表面面对坩锅；将Au:Pb合金靶材放入蒸发腔内的坩锅内，再通过设定电子束的 速率达到调节沉积到器件表面的材料厚度的目的；用分子栗将腔内抽真空，当真空度达到 4X10 4帕斯卡以下时，打开电子束开关进行电子束蒸发，3~5分钟后关闭电子束开关；充 氮气，再抽真空，再冲氮气直达压强恢复常压；待合金靶材冷却后，打开腔门，取出合金靶材 换上Au金属靶材，然后重复上述电子束蒸发合金的步骤进行Au金属的蒸发，蒸发时间为 10~15分钟，完成后关闭电子束开关，等待靶材冷却，腔内压力恢复到常压，打开腔门取出 器件，去除掩膜版，上电极制作完成；
[0026] 11)减薄衬底：首先采用粗砂（目数为260~350)将上述热光伏电池的η型GaSb 衬底背面打磨至300~340μm，然后改用细砂（目数为2400~3000)研磨至200~240μm， 最后用金刚砂抛光；
[0027] 12)背电极制作：在上述器件的η型GaSb衬底背面用电子束蒸发的方法制作 Au-Ge-Ni(30 ~50nm)/Au(200 ~280nm)背电极；
[0028] 13)退火：将上述制备的热光伏器件放入退火炉，通入氮气，在250~300°C条件下 进行1~2分钟的合金化处理，形成欧姆接触的上电极和背电极，从而完成本发明所述的基 于GaSb的GaxlnixSb/GaSb串联结构热光伏电池的制备。
【附图说明】
[0029] 图1 :本发明所述的GaSb基GaxlnixSb/GaSb串联结构热光伏电池的结构示意图；
[0030] 图2 :本发明所述的GaSb基GaxlnixSb/GaSb串联结构热光伏电池在热平衡态时的 能带结构示意图；
[0031] 如图1所示，本发明的GaSb基GaxlnixSb/GaSb串联结构热光伏电池。包括热辐射 源发出的光子1从电池表面入射；在电池的上表面有欧姆接触的上电极2 ;p+型重掺ZnS窗 口钝化层3 ;p型Ga^Jr^xSb有源层4 ;n型Ga^Jr^xSb有源层5 ;n+型重掺GaSb隧穿层6 ;p+ 型重掺GaSb隧穿层7 ;p型GaSb有源层8 ;n型GaSb有源层9 ;n+型重掺GaSb背面电场层 10 ;n型GaSb衬底11 ;电池背面GaSb衬底的欧姆接触背电极12。其中部件3~12面积相 同，都是1Xlcm2。
[0032] 如图2所示，本发明的GaSb基GaxlnixSb/GaSb串联结构热光伏电池在热平衡态时 的能带结构。其中包括导带22、价带23、费米能级24,13、14、15、16、17、18、19、20、21依次 对应图1中的P+型重掺ZnS窗口钝化层3、p型GaSb有源层4、η型GaSb有源层5、n+型 重掺GaSb隧穿层6、p+型重掺GaSb隧穿层7、p型Ga^Jr^xSb有源层8、n型Ga^Jr^xSb有源 层9、n+型重掺GaSb背面电场层10和η型GaSb衬底11各层材料的能带结构。p+型ZnS 窗口层3的禁带宽度13较大，作为窗口层具有钝化作用，减小载流子表面复合速度；n+型 重掺GaSb隧穿层6和p+型重掺GaSb隧穿层6对应的能带16与17之间的弯曲较大，限制 两个电池之间的反向电场，可以获得高器件开路电压；同时由于隧穿层厚度较薄，载流子可 以不受反向电场的影响发生隧穿效应。n+型GaSb背面限制层10的能带20向上弯曲，提供 背面电场，将η区少子-空穴限制在有源区，降低背面复合几率。
【具体实施方式】
[0033] 实施例1 :
[0034] 本例所使用的η型GaSb衬底是通过购买获得，它是掺Te的η型GaSb抛光单晶 片，净施主了6的掺杂浓度为4.0父1017/〇113，厚度为500 4111，尺寸为1\1〇112正方形，晶向由 (100)向（110)方向偏2°。在其上依次外延制备重掺杂的n+型GaSb背面电场层、η型 Ga^Ir^x2Sb有源区、ρ型Gaulr^xlSb有源区、重掺杂的ρ+型GaSb隧穿层、重掺杂的η+型 GaSb隧穿层、η型GaSb有源区、ρ型GaSb有源区。
[0035] 热光伏电池中的多层材料结构的外延生长在低压金属有机物气相沉积（M0CVD) 系统中进行。生长中所采用的Ga、In、Sb源分别为三甲基镓（TMGa)、三甲基铟（TMIn)、三 乙基锑（TESb)。金属有机源均置于高精度控温冷阱中，源温分别设定为：TMGa-10°C、TMIn 10°C、TESb10°C。材料掺杂所用η型掺杂源为在氏中稀释至50ppm的二乙基碲（DETe);p 型掺杂源为二乙基锌（DEZn)，置于高精度控温冷阱中，冷阱温度10°C。钯合金扩散氢气用 作载气运载金属有机源的饱和蒸汽进入反应室。将η型GaSb衬底在硝酸、盐酸和冰醋酸的 混合液（圆03、HC1、CH3C00H的用量为2mL:10mL:50mL)中腐蚀15分钟后，立即用去离子水 清洗、高纯氮吹干放入LP-MOCVD设备的反应室中。其中详细生长参数如表1所示。依照表 1中的生长条件，在η型GaSb衬底片上依次生长n+型GaSb背面电场层/η型Ga0?x2Sb 有源层/p型Gaulr^xlSb有源层/p+型GaSb隧穿层/n+型GaSb隧穿层/η型GaSb有源层 /p型GaSb有源层。其中各层的厚度依次为p型GaSb有源区的厚度为5μπι，掺杂浓度为 1.2X1016/cm3,η型GaSb有源区的厚度为0·Ιμπι，掺杂浓度为8X10ls/cm3。η+型GaSb隧 穿区的厚度为50nm，掺杂浓度为1X1019/〇113,p+型GaSb隧穿区的厚度为50nm，掺杂浓度为 1X1019/cm3。p型GaxllnixlSb有源区的厚度为 2μm，掺杂浓度为 3X1016/cm3,η型Gax2lnix2Sb 有源区的厚度为〇· 1μπι，掺杂浓度为3X1017/cm3。
[0036] 表1 xSb/GaSb串联结构热光伏电池各层结构详细生长参数
[0037]
[0038] 制备GaxlnixSb/GaSb串联结构热光伏电池的工艺流程如下：
[0039] 1.清洗：用去离子水清洗烧杯，烘箱烘干，把前面采用M0CVD技术制备的 Ga^Jr^xSb/GaSb外延片放入；加三氯乙稀，超声清洗lOmin，废液倒出，重复一次；加丙酮，超 声清洗l〇min，废液倒出，重复一次；加酒精，超声清洗lOmin，废液倒出，重复一次；取出外 延片用氮气吹干；
[0040] 2.烘烤：将上述的GaxlnixSb/GaSb外延片在75°C烘箱烘烤20分钟；
[0041] 3.在真空热蒸发系统中分别放入装有ZnS的石墨舟，对热蒸发系统抽真空至 1X10 3Pa，通过控制加热电流改变石墨舟的温度，从而控制蒸发速率，在GaSb有源区上蒸 镀ZnS，用膜厚监控仪监控厚度，形成厚度为100nm的窗口层。
[0042] 4.蒸镀上电极：在上述Ga^Jr^ xSb/GaSb外延片上表面电子束蒸发Au_Pb(50nm)/ Au(90nm)上电极。首先，制作一个材料为铜片的掩膜版，形状为lXlcm2正方形，在掩膜版 的正中央挖去一个长方形的孔，挖去的面积占掩膜版面积的8%，并将掩膜版与器件上表面 重合压紧，将其一并放入蒸发腔内，固定器件并且上表面面对坩锅；将质量比为Au :Pb=7 : 3合金靶材放入蒸发腔内的坩锅内，再通过设定电子束的速率达到调节沉积到器件表面的 材料厚度的目的；用分子栗将腔内抽真空，等到真空度达到4X104帕斯卡以下，打开电子 束开关进行电子束蒸发，3分钟后关闭电子束开关；充氮气，再抽真空，再冲氮气直达压强 恢复常压，待合金靶材冷却后，打开腔门，取出合金靶材换上Au金属靶材，然后重复上述电 子束蒸发合金的步骤进行Au金属的蒸发，蒸发时间12分钟，完成后关闭电子束开关，等待 靶材冷却，腔内压力恢复到常压，打开腔门取出器件，去除掩膜版，上电极制作完成；
[0043] 5.腐蚀：用标准的光刻技术对上述Gaxlni xSb/GaSb外延片进行台面光刻，腐蚀液 采用碘化钾/碘混合溶液，将Ga^Jr^ xSb/GaSb外延片腐蚀成lcmX lcm的正方形台面；
[0044] 6.减薄：采用粗砂（320)将上述GaxlnixSb/GaSb外延片背面衬底研磨至300μm， 改用细砂（目数为2500)研磨至200μm，用金刚砂抛光；
[0045] 7.蒸镀背电极：在上述Ga^Jr^xSb/GaSb外延片的η型Gasb衬底背面电子束蒸发 Au-Ge-N