Особенности электронного строения аморфных пленок кремния и карбидов кремния

• Автор: Курило, Оксана Васильевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ГЛАВА 1. Аморфный кремний и карбид кремния
1.1. Структура, электронное строение и свойства пленок а-БиН и а-БКЛН
1.2. Получение а-БпН и сплавов на его основе
1.3. Локальная плотность электронных состояний и методы рентгеновской спектроскопии при анализе особенностей электронной структуры неупорядоченных систем
1.4. Результаты исследований методом УМРС электронного строения пленок а-Б1 и его сплавов
ГЛАВА 2. Методика и объекты исследования
2.1. Описание объектов исследования. Методы получения образцов
2.2. Методика получения рентгеновских эмиссионных спектров
2.3. Методика обработки рентгеновских спектров
2.4. Методика фазового анализа по рентгеновским эмиссионным спектрам с использованием математического моделирования
2.5. Методика получения спектров ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения (ХАЫЕЗ)
ГЛАВА 3. Результаты экспериментальных исследований локальной электронной плотности валентных и локализованных состояний аморфного гидрированного кремния, полученного методом МА8Б
3.1. Влияние температуры подложки и (Яй-ЬЛ - включений на плотность электронных состояний в а-БШ
3.2. Влияние эффекта псевдолегирования на энергетический спектр электронов в пленках а-БШ, содержащих нанокристаллы Б!

ГЛАВА 4. Влияние условий получения на локальную электронную структуру и состав пленок а-БКЛН
4.1. Исследование особенностей электронного строения валентной зоны и "хвоста" локализованных состояний пленок аморфного карбида кремния, полученных распылением стехиометрической мишени БгС
4.2. Электронное строение и состав пленок а-ЗЮ, полученных химическим осаждением из газовой фазы метилсилана при различных условиях
4.3. Исследования локальной электронной и атомной структуры в аморфных сплавах а-81хС1.х:Н, полученных осаждением из газовой фазы в тлеющем разряде (РЕСУО)
Заключение
Литература

Гидрогенизированный аморфный кремний (а-8і:Н) и его сплавы с углеродом активно изучаются последние тридцать лет. За это время предложены многочисленные области применения этих материалов и разработаны различные методы получения. Принципиальным преимуществом а-БпН и его сплавов, таких как а-8іхСі.х:Н, по сравнению с кристаллическими 8і и 8ІС является то, что аморфные материалы имеют более широкую запрещенную зону, и их можно наносить на подложки большой площади, различные по составу, структуре и электрическим свойствам.
Область применения а-8і:Н и а-8іхСі.х:Н в современной электронике и оптоэлектронике растет очень быстро: тандемные солнечные батареи, имеющие разную оптическую ширину запрещенной зоны и способные максимально перекрывать весь спектр солнечного излучения (Гуха, 1996), электролюминесцентные экраны, датчики положения, прозрачные и прочные покрытия, а также в интегральных цветовых сенсорах, светоизлучающих диодах, и т.д. КПД солнечных батарей на основе сплава а-5іхСі_х:Н достигает
9,5 %, однако остаётся всё ещё недостаточным для их широкого применения.
Изучение свойств твердых растворов а-8іхС].х:Н проводится параллельно с исследованием соответствующих свойств чистого а-ЭнН, которые при малых уровнях концентрации углерода мало отличаются от свойств самого а-8і:Н. С увеличением содержания С оптическая ширина запрещенной зоны (Е„) в а-8іхС].х:Н меняется в широких пределах от 1,7 до 4 эВ. Такое увеличение Ее сопровождается ростом дефектности пленок, приводящим к возрастанию плотности локализованных состояний в хвостах разрешенных зон, которые в свою очередь контролируют все неравновесные электронные процессы в полупроводниках. Поэтому изучение энергетического распределения плотности состояний, как локализованных

1(Е)^-^М^8{Е-Ек) (1-15)

Где |Л/с4|2 =| |^/‘яу4й?г| - квадрат матричного элемента вероятности
перехода электрона из состояния с волновой функцией ц/к в валентной зоне на остовный уровень с волновой функцией |/с, Н' - оператор возмущения. Энергия Е связана с энергией излучаемого рентгеновского фотона соотношением: Е
Понятно, что интенсивность рентгеновской эмиссионной полосы 1(Е) должна иметь те же особенности, что и плотность состояний М(Е), с точностью до вероятности перехода электрона из валентной зоны на внутренний уровень с эмиссией рентгеновского фотона с данной частотой V.
Мск в общем случае зависит от энергии и, с учётом сильной локализации волновой функции внутреннего уровня 1|/с вблизи ядра, определяющим в расчётах данного матричного элемента является поведение рк около атомного остова [44]. В этой области ведёт себя подобно атомным волновым функциям и может быть разложена по ним в ряд:
(1-16)
(,т
Волновые функции внутренних электронов атома (остовные волновые функции), как и в случае свободных атомов можно представить в виде:
1<'А>:)= Кш(г)¥'Л®><Р) (1-17)
При подстановке (1-16), (1-17) в выражение для вероятности перехода, интеграл разбивается на сумму интегралов, каждый из которых включает остовную волновую функцию и одну серию сферических гармоник от волновой функции валентного электрона. Согласно дипольным правилам отбора для изолированного атома в электромагнитном поле, отличными от нуля будут лишь те интегралы, у которых состояния валентных и остовных электронов отличаются по I на единицу. Полная плотность состояний представляется суммой парциальных плотностей: