Читальный зал -->  Солнечные элементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

иика (в узкозонном материале, входящем в состав гетероперехода) можно получить, исследуя затухание фото-ЭДС иа свободной поверхности (1.6.3) или напряжения холостого хода в гетеропереходе (1.6.6).Реком-бинациоиный ток в общем случае может быть представлен в виде суммы fUdx + Si, для нахождения же 5/ требуется тщательный анализ, особенно при необходимости сравнения значений 5/ в идентичных приборах.

Измеренные или рассчитанные по результатам измерений значения - Osslq заключены в диапазоне примерно от 10 см~ (когда они оказывают несущественное влияние на протекание тока) до более чем 1С см при условии, что вся эквивалентная атомная плоскость кристаллической решетки электрически активна, а протекание тока через переход обусловлено рекомбинацией иа границе раздела.

2.4.3. Диполи на границе раздела

Понятие поверхностного диполя было введено [Van Ruyven е. а., 1965] для обьясиения расхождения между наблюдаемой величиной разрыва зоны проводимости в изотипных гетеропереходах и ею же, рассчитанной исходя из энергии сродства к электрону. Появление поверхностных диполей является следствием фиксированного положения уровня Ферми иа поверхностях обоих полупроводников из-за высокой плотности поверхностного заряда, образующего слой, близкий по своим свойствам к металлическому. Соединение таких слоев, существующих иа поверхности каждого из полупроводников, при создании гетероперехода сопровождается формированием диполя атомных размеров подобно тому, как это происходит при соединении двух массивных металлических образцов с различной работой выхода.

Модели гетероперехода [Anderson, 1960; Van Ruyven, 1972] соответствуют двум предельным случаям. В первом из них полагают, что иа границе раздела образуются диполи, а обедненные слои почти не меняются при соединении полупроводников независимо от уровня их легирования. Согласно модели Андерсона обедненные слои формируются при образовании контакта двух полупроводников. Большинство гетеропереходов, вероятно, отвечает какому-либо промежуточному случаю.

Физическая природа диполей в полупроводниках изучалась несколькими исследователями. Подобные диполи могут образоваться по рассмотренной ранее причине, а также вследствие существования заряда иа противоположных поверхностях тонкого диэлектрического слоя иа границе раздела или соответствующего пространственного распределения противоположно заряженных дефектов в обьеме полупроводников по обе стороны от границы раздела. В последнем случае заряд может распределяться в слое толщиной несколько десятков нанометров, например по дислокациям несоответствия, которые берут начало на границе раздела.

2.5. МОДЕЛИ КИНЕТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ГЕТЕРОПЕРЕХОДАХ

Предложено несколько моделей для описания процесса протекания тока в различных типах гетеропереходов. Основными признаками, по которым эти модели отличаются между собой, являются преобладающий

механизм переноса носителей заряда и (или) механизм, ограничивающий этот процесс. Как правило, параллельно реализующиеся механизмы переноса (например, инжекция и диффузия носителей в квазинейтральной области или рекомбинационно-генерационный процесс в обедненном слое) не воздействуют существенно друг на друга, поэтому результирующий ток можно найти посредством сложения соответствующих токов.

2.5.1. Инжекция и диффузия носителей в квазинейтральных областях

В модели Андерсона, рассматривавшейся в 2.3.1, протекание тока ограничивают диффузия и рекомбинация носителей заряда в квазиней-тральных областях, т. е. пй существу те же механизмы, что и в гомогенных переходах. Рассчитанные с помощью этой модели значения Jq на несколько порядков ниже обычно наблюдаемых на практике.

2.5.2. Рекомбинация и генерация носителей в обедненном слое

В типичных солнечных элементах с гетеропереходом рекомбинационно-генерационный процесс, по-видимому, преобладает в обедненном слое узкозонного полупроводника из-за наличия высокого потенциального барьера, препятствующего инжекции неосновных носителей заряда в широкозонный материал. Для структуры, изображенной на рис. 2.23,а,

Рис. 2.23. Рекомбинационно-генерационный процесс в обедненном слое гетероперехода при отсутствии освещения и прямом напряжении смещения {а); модель Доле-га, описывающая протекание тока в структурах с анизотипным (б) и изотипным (в) гетеропереходами; процессы протекания тока, ограниченные рекомбинацией носителей на границе раздела в гетеропереходе CujS - CdS (г) и в структуре, соответствующей наиболее общему случаю (д)

расчетная вольт-амперная характеристика будет аналогична характеристике, приведенной в 2.2.4, при условии, что область наиболее интенсивной рекомбинации находится внутри обедненного слоя узкозонного материала. Рекомбинационные токи в р- -гетеропереходе рассмотрены Смитом [Smith, 1977].

2.5.3. Прямая рекомбинация носителей заряда через состояния на границе раздела, определяемая высотой барьера Шоттки

Прямая рекомбинация ностелей заряда через состояния на границе раздела является важным механизмом их переноса во многих видах гетеропереходов, однако степень его преобладания над другими механизмами меняется от модели к модели. Гетеропереходы р-и-типа [Dolega, 1963] и изотипные переходы [Oldham, Milnes, 1964] рассматривают как два расположенных вплотную диода с барьером Шоттки, которые соединены слоем, обладающим свойствами, близкими к металлическим, благодаря содержащимся в нем энергетическим состояниям, характеризуемым очень высокой скоростью рекомбинации (см. рис. 2.23,6 ив). Согласно данной модели вольт-амперную характеристику можно описать уравнением (2.41) со значением 1 <А<2, зависящим от отношения esNjlieszDz) Однако, поскольку в этой модели предполагается, что ток обусловлен термоэмиссией носителей заряда, преодолевающих потенциальный барьер, она не может объяснить отсутствие температурной зависимости кривой lg/(F), свойственное многим гетеропереходам.

2.5.4. Протекание тока, обусловленное рекомбинацией носителей заряда на границе раздела

Модель [Rothwarf, 1975], использованная для описания переноса носителей в тонкопленочном гетеропереходе Си S - CdS в условиях умеренно высокого уровня инжекции, в некоторой степени аналогична модели Долега, за исключением того, что механизмом, ограничивающим протекание тока, является не термоэлектронная эмиссия с характерным параметром - тепловой скоростью носителей заряда, а рекомбинация на границе раздела, характеризуемая скоростью 5,.

В структуре, изображенной на рис. 2.23,г, CujjS представляет собой вырожденный полупроводник, и поэтому падение почти всего диффузионного потенциала происходит в CdS. Вольт-амперную характеристику данной структуры можно представить с помощью уравнения

/(F) qSi(n - n o)=qSiNj) ехр(-Г/(*Г))[ехр(К/(Г)) - 1]. (2.47)

Отметим, что согласно этой модели диодный коэффициенте = 1 (такое значение наблюдается в эксперименте при умеренных и высоких напряжениях смещения в освещенных приборах).

В общем случае модель гетероперехода аналогична показанной на рис. 2.11 (учитывающей рекомбинацию носителей на границе раздела).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.