Структурные, оптические и электрофизические свойства гетероструктур со слоями нанокристаллического и пористого кремния

• Автор: Викулов, Виктор Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Список условных обозначений

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Структурные свойства и морфология поверхности слоев ПК и «с-81 на кремнии

1.1.1. Формирование слоев пористого кремния и его свойства

1.1.2. Формирование слоев нанокристаллического кремния и его свойства

1.2. Фотолюминесценция слоев ПК и ис-81 при комнатной температуре

1.2.1. ФЛ слоев ПК

1.2.2. ФЛ слоев нс

1.3. Анализ состава слоев ПК и пс-^> методом ИК спектроскопии

1.3.1. Состав слоев ПК

1.3.2. Состав слоев пс-5

1.4. Электрофизические свойства контактных структур со слоями ПК
1.4.1. Структуры со слоями ПК
1.4.2. Структуры со слоями пс-§
1.5. Практическое использование слоев ПК
1.5.1. Сенсорные структуры
1.5.2. Использование слоев ПК для солнечных элементов
Выводы
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ
2.1. Методы исследования
2.1.1. Дифракция рентгеновского излучения
2.1.1.1. Исследование размеров зерен
2.1.1.2. Анализ внутренних напряжений
2.1.2. Сканирующая зондовая микроскопия
2.1.3. Оптическая спектроскопия
2.1.4. Электрофизические методы исследований
2.1.4.1. Измерение вольт-амперных характеристик
2.1.4.2. Измерение вольт-фарадных характеристик
2.1.5. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней

2.2. Методы формирования слоев и структур с пс-Бі и ПК
2.2.1. Подготовка образцов и схемы ростовых установок
2.2.2. Определение толщины и скорости роста слоев пс-Б и ПК
2.2.3. Формирование контактных структур со слоями пс-Бі и ПК
2.3. Экспериментальная аппаратура и методики расчетов
2.3.1. Установки для исследования структуры и морфологии поверхности
2.3.2. Установки для проведения оптических исследований
2.3.3. Установка для измерений иммитанса и методики расчета
2.3.4. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней
Глава 3. Структурные, морфологические и оптические свойства слоев пс-Бі и
ПК на кремнии
3.1. Влияние параметров формирования на структурные характеристики слоев пс-Б и ПК
3.1.1. Рентгеноструктурный анализ слоев ис-Бі
3.1.2. Влияние времени осаждения на морфологию поверхности слоев «С-8І
3.2. Фотолюминесцентные свойства слоев ис-Бі и ПК
3.3. Определение химического состава слоев иові и ПК методом инфракрасной спектроскопии
3.3.1. Анализ состава слоев пс-Б и ПК
3.3.2. Влияние УФ облучения на химический состав
и ФЛ свойства слоев ПК
3.4. Оптические функции слоев пс-Бі и ПК в области энергий 1.5-6.5 эВ
3.4.1. Спектры отражения
3.4.2. Моделирование оптических функций
3.5. Выводы
Глава 4. Теоретическая модель гетероструктур с тонкими слоями яс-8і(ПК)
на кремнии
4.1. Энергетическая модель гетероструктур металл- ис-8і(ПК) -Бі
4.2. Теоретический расчет дырочного тока в гетероструктурах металл- тонкий ис-8і(ПК)- /?-8і
4.3. Теоретический расчет распределения напряжения в гетероструктурах металл- ис-8і(ПК)- р-Бі
4.4. Модифицированный метод расчета спектров интерфейсных состояний в МОП-структурах

4.4.1. Теоретические расчеты
4.4.2. Применение модифицированного метода для определения интерфейсных состояний
4.5. Теоретический анализ влияния адсорбции на ВАХ и ВФХ контакта
металл- тонкий лс-8і(ПК)- р-$ і
4.6. Выводы
Глава 5. Электронный перенос в гетероструктурах с тонкими слоями
яс-8і(ПК) кремнии
5.1. Параметры гетероструктур Рб -тонкий ис-8і(ПК)- р-Бі
5.2. Параметры ПЕС гетероструктур Рб-тонкий яс-8і(ПК)- р-5 і
5.3. Влияние влажности на электрические характеристики гетероструктур
Ті- ПК-р-8і
5.3.1. Эквивалентная схема емкостных измерений
5.3.2. Параметры гетероструктуры Ті- ПК-р
5.3.3. Влияние адсорбции на ВАХ гетероструктур Ті- ПК- р-8і
5.3.4. Влияние адсорбции на ВФХ гетероструктур Ті- ПК-р-Бі
5.4. Влияние эффекта переизлучения на квантовую эффективность
солнечных элементов со слоями ПК
5.4.1. Основы метода
5.4.2. Экспериментальное определение квантовой эффективности ФЛ
в слоях ПК
5.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

схемы взаимосвязь между измеренным и истинным значениями емкости МДП-конденсатора определяется выражением [Стриха]:
(2.12)
Рис. 2.8. Эквивалентная схема гДе со—2л/ — частота измерений. Величина
подложки, I- ее толщина и S- площадь полевого контакта. Выражение 2.12 может быть использовано для расчета истинного значения емкости МДП-структуры.
Эффект влияния молекулярной адсорбции на электрические характеристики гетероструктур исследовался методом «вибрирующего конденсатора» (метод Кельвина-Зиссмана) [99].
Фазовая и квадратурная части импеданса измерялась синхронным детектором (Stanford Research Systems SR850) в диапазоне частот 170 Гц-400 кГц. Импеданс рассчитывался при измерениях отдельно кривых ВАХ в фазе и используя закон Ома V=ZI=(Zp+jZg)I, где V=Vp+jVq, I=lp+jlq. Для каждой частоты и потенциала величина активного та реактивного сопротивления определяется как Zp=(VpIp+V^/(Ip+Iq2), Zq=(V^р- Vp[q)/(Ip +Iq). Эквивалентная схема включала параллельно соединенные резистор и емкость, последовательным сопротивлением пренебрегали. Сопротивление и емкость для каждой частоты определялись из экспериментальных величин ZpuZq: R=(ZP + Zq)/Zp, С= ZJ(ZP + Zq)co.
2.3.4. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней.
Для исследования параметров ПЭС использовался метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней ввиду его хорошей чувствительности (порядка N/Nm -К)"4, где N„ Nm - концентрации глубоких уровней и мелкой примеси) и возможности наблюдения за параметрами глубоких центров при изменении их заполнения как основными, так и неосновными носителями заряда.
На рис.2.9 представлена блок-схема спектрометра РСГУ. Принцип работы установки РСГУ состоит в следующем. На исследуемую структуру,
измеряемых структур.
последовательного сопротивления определяется как Яь = рШ , где р- удельное сопротивление