Оптические и фотоэлектрические свойства микрокристаллического гидрированного кремния

• Автор: Форш, Павел Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Получение и структура рс-БЕН

1.2 Дефекты и плотность электронных состояний в рс-БЕ!

1.3 Оптические свойства рс-БЕН

1.4 Проводимость рс-БЕН

1.4.1 Проводимость рс-БЕН при высоких температурах

1.4.2 Проводимость рс-БЕН при низких температурах

1.5 Фотоэлектрические свойства рс-БЕН

1.5.1 Стационарная фотопроводимость рс-БЕН

1.5.2 Релаксация фотопроводимости рс-БЕН
1.6 Влияние внешних воздействий на свойства рс-БЕН
1.6.1 Влияние длительного освещения на свойства рс-БЕН
1.6.2 Влияние термического отжига на свойства рс-БЕН
1.6.3 Влияние облучения электронами и протонами
на свойства рс-БЕН
1.7 Выводы из обзора литературы и постановка задачи
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВА1II1ЫЕ ОБРАЗІ (,Ы
И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
2.1 Исследованные образцы
2.2 Методика измерения спектральной зависимости коэффициента поглощения рс-БЕН
2.3 Методика измерений фотоэлектрических свойств рс-БЕН
в стационарном режиме

2.4 Методика измерений релаксации фотопроводимости
и времени фотоответа рс-БЕН
2.5 Термический отжиг и облучение электронами рс-БШ
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Спектральные зависимости коэффициента поглощения рс-БкН
3.2 Проводимость рс-БпН
3.3 Фотоэлектрические свойства рс-БпН
3.3.1 Стационарная фотопроводимость рс-БпН
3.3.2 Релаксация фотопроводимости рс-БЕН
3.3.3 Модель переноса и рекомбинации
неравновесных носителей заряда в рс-БиН
3.4 Влияние термического отжига на оптические
и фотоэлектрические свойства рс-БпН
3.5 Влияние длительного освещения на оптические
и фотоэлектрические свойства рс-81 :Н
3.6 Влияние облучения электронами на оптические
и фотоэлектрические свойства рс-81 :Н
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы. В последнее время ведутся интенсивные работы по разработке и созданию тонкопленочных электронных и оптоэлектронных приборов, таких как полевые транзисторы, солнечные элементы, фотоприемники и др. При этом, в качестве материала перспективного с точки зрения использования в тонкопленочных приборах, повышенное внимание исследователей вызывает микрокристаллический гидрированный кремний (рс-8г11). Интерес к рс-ЯпП во многом продиктован тем, что в отличие от аморфного гидрированного кремния (а-БпН), получившего широкое распространение в тонкопленочной оптоэлектронике, он не изменяет своих свойств при освещении и обладает большей (по сравнению с а-БгН) подвижностью носителей заряда. В связи с этим, использование рс-8гН вместо а-БпН в тонкопленочных приборах может значительно улучшить их характеристики, в частности увеличить КПД солнечных батарей. Помимо этого, для получения пленок цс-8гН может быть использована низкотемпературная технология, которая используется для получения пленок a-Si.II. Таким образом, с одной стороны рс-вкН как и а-8кН довольно прост в получении, а с другой стороны обладает по сравнению с последним лучшими характеристиками с точки зрения применений в тонкопленочной оптоэлектронике. Кроме того, совместимость технологий получения рс-8г11 и а-впИ позволяет создавать различные структуры на основе комбинации этих двух материалов, например, тандемные солнечные батареи.
Для создания эффективных тонкопленочных электронных и оптоэлектронных приборов с оптимальными параметрами на основе рс-внН необходимо знание оптических и фотоэлектрических свойств данного материала, а также влияния па них различных внешних воздействий. Однако, имеющиеся в настоящее время I! литературе данные не позволяют однозначно судить о механизмах генерации, переноса и рекомбинации неравновесных носителей заряда в (лс-8к11 и об их изменениях при внешних воздействиях.
Цель настоящей диссертационной работы - проведение систематических исследований оптических и фотоэлектрических свойст в пленок рс-8к11 и изучение

(а) •электроны (Ь)
• о дырки
-Ф — ■
колонна о лилипла
микрокристаллов с-81 микрокристаллов с-
Рис. 1.6. Энергетическая диаграмма гетероперехода с-81/а-81:Н и механизмы рекомбинации неравновесных носителей заряда в рс-впН при освещении светом с Ку>! .75 эВ (а) и 11У<0.67 эВ (Ь)
[35].
Авторы работы [82] считают, что механизмы рекомбинация неравновесных носителей в нелегированных пленках цс-БгН различны для температур больших и меньших 50 К. И в том и в другом случае основными центрами рекомбинации, согласно [82], являются нейтральные оборванные связи кремния. Однако, при Т>50 К элекгроны захватываются на оборванные связи из зоны проводимости и рекомбинируют там с дыркой, в то время как при Т<50 К имеет место туннельный механизм захвата электронов из хвоста зоны проводимости и дырки из валентной зоны на нейтральные оборванные связи 81. Кроме того, авторы [82] считают, что при Т<50 К возможна, хотя и менее вероятна, излучательная туннельная рекомбинация электрона из хвоста зоны проводимости с дыркой из хвоста валентной зоны без участия оборванных связей.
Авторы работ [83,84] обнаружили, что произведение (тусрь зависит от положения уровня Ферми и концентрации дефектов в цс-8пН и практически не зависит от формы и размеров микрокристаллов. Концентрация дефектов, положение уровня Ферми, форма и размер микрокристаллов, в исследованных в работах [83,84] пленках цс-8кН, варьировались за счет изменения условий получения цс-8пН (мощности разряда и концентрации водорода). В работе [83] сообщается о том, что с увеличением концентрации дефектов, о котором авторы