Структурные, оптические и фотоэлектрические свойства аморфного кремния, модифицированного фемтосекундным лазерным излучением

• Автор: Емельянов, Андрей Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 Структурные свойства пс-Б^а-БкН
1.2. Электрические и фотоэлектрические свойства пс-Б^а-БиН
1.3. Оптические свойства аморфного кремния пс-Б^а-БкН
1.4. Выводы из обзора литературы и постановка задачи
Глава 2. Исследованные образцы и методика эксперимента
2.1 Исследованные образцы
2.2 Методика измерений структурных свойств
2.3.Методика измерений темновой проводимости
2.4. Методика измерений фотоэлектрических свойств пс-5|/а-5пН в стационарном режиме
2.5.Методика измерений спектральной зависимости коэффициента поглощения пленок пс-5|/а-5пН
2.6. Методика измерений фотолюминесцентных свойств пленок пс-БУа-БкН
Глава 3. Структурные свойства пс-Б^а-БкН
3.1 Оптическая, растровая электронная и атомная силовая микроскопия пленок пс^/а-БпН
3.2 Спектроскопия комбинационного рассеяния света пленок пс-5|/а-Б1:Н
3.3 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия пленок пс-Б^а-БкИ

Глава 4. Электрические, фотоэлектрические и оптические свойства nc-Si/a-

4.1. Электрические и фотоэлектрические свойства пленок nc-Si/a-Si:H.
4.2. Спектральная зависимость коэффициента поглощения пленок пс-Si/a-Si:H
4.3. Фотолюминесцентные свойства пленок nc-Si/a-Si:H
Заключение
Литература

Введение
Актуальность темы. Нанокристаллический кремний (пс-БиН), представляющий собой двухфазный материал - матрицу аморфного гидрогенизированного кремния (а-ЭйН) с включениями кристаллического кремния нанометрового размера (пс-81), является одним из наиболее перспективных материалов для использования в тонкопленочной солнечной энергетике и электронике. Интерес к этому материалу во многом продиктован тем, что в отличие от а-БйН, получившего широкое распространение в тонкопленочной оптоэлектронике, он менее подвержен изменению своих свойств при освещении и обладает большей (по сравнению с а-БйН) подвижностью носителей заряда. В связи с этим, использование структуры пс-8Уа-8йН вместо а-БйН в тонкопленочных приборах может значительно улучшить их характеристики, в частности увеличить КПД солнечных элементов.
Наибольшее распространение среди путей получения пс-8йН на данный момент получил метод плазмохимического осаждения из газовой фазы смеси моносилана и водорода. Однако в последнее время рассматриваются возможности формирования нанокристаллического кремния путем лазерной кристаллизации пленок а-ЭйН. Основными преимуществами данного способа получения пс-8йН являются «локальность» лазерного воздействия и возможность получать структуры на гибких (легкоплавких) подложках из-за отсутствия значительного разогрева последних.
Для эффективного использования в оптоэлектронных приборах пленок пс-8ЙН, полученных методом лазерной кристаллизации а-8йН, необходимо детально исследовать их структурные, оптические, электрические и фотоэлектрические свойства, а также изучить зависимость этих свойств от параметров лазерного воздействия. К настоящему моменту основное внимание исследователей было уделено свойствам пс-ЯпН, полученного путем воздействия на а-БпН излучения ультрафиолетовых (УФ) эксимерных лазеров с длительностью импульсов в наносекундном диапазоне. Использование таких импульсов приводит к поверхностному плавлению пленки а-8йН и, как следствие, неоднородному
1.3. Оптические свойства пс-Б^а-БпН.
Стандартным методом для определения оптической ширины запрещенной зоны полупроводников является метод Тауца. В случае непрямых оптических переходов оптическая ширина запрещенной зоны Е& может быть найдена из экстраполяции на краю области поглощения зависимости [64]
у1а(со) »(Нсо-Ее), (1.3)
где а(со) - коэффициент поглощения.

О 50 100 150 200

Плотность энергии (пт1ст )

Рис. 1.15. Зависимость оптической ширины запрещенной зоны пленок а-8пН, подвергнутых наносекундной лазерной кристаллизации, толщиной 100, 300 и 500 нм от плотности энергии лазерных импульсов [19].