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

Ер-попожвние при HyfieSoM смещении

Ngt) константа

Рис. 6.7. Потенциальные барьеры на отдельной межкрнсталлитной границе в случае приложения внешнего смещения К = Kj + :

а - Ngi) - константа н отсутствует рассеяние заряда на межкрнсталлитной границе; б - Ngf, = Ngi,(V) н носители заряда термалнзуются на межкрнсталлитных состояниях

зеренной границе. В поликристаллическом материале с большим числом межкрнсталлитных границ падение напряжения на одной границе мало, qAVl(JcT)3\\ %\nhx xvi,следовательно,

/ А*ТЧхр{~яФьКкТ)){яАУ1{кТ)\. (6.11)

Модель, допускающая рост Ng% при увеличении напряжения смещения. Согласно зтой модели [Mueller, 1961; Pike, Seager, 1979; Seager, Castner, 1978; Baccarani e. a., 1978] носители заряда проходят через первую часть барьера, термалнзуются на поверхностных состояниях на границе зерна*, а затем по термозмиссионному механизму преодолевают вторую часть обратносмещенного барьера (рис. 6.7,6). В зтом случае значение ЛД, определяющее высоту барьера, возрастает при увеличении смещения, и большая часть напряжения падает на обратносмещенном барьере. Учи-тьшая относительные падения напряжения на встречновключенных диодах Шоттки при прохождении через них одинакового тока, легко показать, что Ki 5ь Г/<7) In 2 и - V при средних значениях смещений.

Точное соотношение между V, V\ и Fj можно получить, решив уравнение Пуассона с учетом вида функции заполнения зарддом поверхностных состояний dN*i,/dE, зависящей от К). При малых смещениях AV<kT/q ток снова определяется по (6.11). При средних смещениях высоту барьера определяет возросшее значение jV и ток становится равным току насыщения обратносмещенного диода или сублинейно зависит от напряжения смещения. В ряде случаев барьеры вьвдерживают напряжения до 100 В. При достаточно высоких напряжениях потенциальный барьер исчезает и наблюдается зкспонеициальная зависимость тока от напряжения. С помощью указанной модели по зависимости J{V, Т) удалось определить распределение состояний на границе зерен (рис. 6.4) для бикристалла и-Si.

Вольт-амперная характеристика (6.10) соответствует бикристаллу. При числе т потенциальных барьеров J >1*7*ехр(-Ф,/(*Г))12 пЛ(К/(2/пАГ))).

* Большинством авторов толщина высокоугловых границ принимается равной от 5 до 10 нм. Позтому вероятность термалиэации проходящих через эту границу носителей заряда с состояниями иа этой границе относительно высока.

Вновь возвращаясь к расчету подвижности ностелей заряда при слабых полях в поликристаллических слоях с зернами, частично обедненными носителями, подставим (6.11) в (6.8) и, предполагая, что < у, получим

Heff= {l/ng + [пкЦуА*Т)] ехр(Фг./(ЛГ))}-. (6.12)

Если подвижность определяется главным образом барьерами на границе зерен, тогда

HeffbA*Tlink)] ехр(- Ф2,/(ЛГ)). (6.13)

Наконец, если подставить значение А* и учесть, что Nc/n = ехр(5 /(ЛТ)) и = Vj + d /q, то выражение для Heff примет вид

/= HqyKkT)Hkm2nm*)yi]exp(-qVjKkT)) =

= Moexp(-qFd/(A:r)), (6.14)

соответствующий выражению для подвижности в поликристаллических материалах в теории Петрица [Petritz, 1956,1958].

При больпшх концентрациях носителей заряда высота и щирина барьеров снижаются и необходимо учитывать эффект туннелирования, в особенности при низких температурах. Относительный вклад механизмов термоэлектронной эмиссии и туннелирования в подвижность зарядов в поликристаллических слоях бьш рассмотрен в ряде работ [Martinez, Piqueras, 1980; Wu, Bube, 1974].

Исходя из измерений температурной зависимости проводимости поликристаллических слоев по наклону графика 1п аот 1/Г можно определить значение энергии активации АЕ, связанной с высотой потенциального барьера между кристаллитами. Полагая, что а = qnpgff и высота Ф, потенциального барьера нксирована состояниями на границе зерна, (6.13) легко преобразуется к виду

-d(ln a)ldil/T) = АЕ,/к = (яФь/к) + Т- qT{dФJdT), и, следовательно, для частично обедненных зерен Ea-qФgb kT-qTidФgьldT) =

= qVd + 8 +kT + qTidФg/dT). (6.15)

При отсутствии сведений о виде функции dФgf,dT в ряде случаев предполагают ее равной нулю или аналогичной температурной зависимости ширины запрещенной зоны полупроводника [MueUer, 1961]. Различие между энергией активации и высотой барьера показано на рис. 6.5.

В частном случае, когда все заполненные зарядами состояния Ng ниже уровня Ферми Ejp (к материале л-типа проводимости), TVj не зависит от смещения и температуры. Поэтому и высота барьера Ф , изменяются в зависимости от положения уровня Ферми, при этом йФ j/dT = (l]q)db /dT. В этом случае согласно (6.15) AEa = qVd + kT. *

10 - Зак. 609 229

Результаты экспериментальных измерений эффективных подвижно-стей в поликристаплических образцах соответствуют экспоненциальной зависимости (6.13) или (6.14), однако, как правило, значения А* в 10*-10 раз меньше чем в случае переходов монокристаллический полупроводник- металл .

Значение холловскнх измерений в попикристаплических пленках можно показать, обратившись к основным соотношениям. При <1 (пренебрегая эффектами рассеяния носителей заряда на границах зерен) индуцированное хопловское поле <о у направлено противоположно силе магнитной индукции В, действующей на движущиеся основные носители заряда,

где напряженность поля S у в В/см, в Тл и Vx в см/с. Дрейфовая скорость носителей заряда Vx = Мх = liqny). Поскольку <ох определяется главным образом потенциальньпми барьерами на границе зерен, не влияющими на подвижность jit внутри зерна, соотношение Vx=Ugx не является адекватным описанием происходящих процессов. Плотность тока / одинакова во всем слое (проводимостью вдоль границ зерен пренебрегаем), позтому соотношение Vx =JxK Q) удобнее и из него следует, что

RIO- ey/(B,Jx) = lKqn), (6.16)

где п - концентрация носителей заряда внутри зерен. Тогда подвижность, найденная из соотношения р = Jx <о х = 1/(?иju), является эффективной подвижностью (ieff, соответствующей (6.14).

При холловскнх измерениях в поликристаллических образцах л-Si в условиях интенсивного солнечного освещения, устраняющего влияние межкристаллических барьеров на проводимость, установлено, что концентрация л основных носителей заряда, вычисленная по (6.16), совпадает со значением, ползченньш при темновых холловскнх измерениях [Maruska е. а., 1980] *, что указывает на возможность использования этой процедуры нахождения эффективной подвижности, по крайней мере в указанных режимах. Когда толщина обедненной области сравнима с размером зерна, полезность холловскнх измерений сомнительна [Volger, 1950;Petrit2,1958; Blount е. а., 1970;Kamins, 1971].

Ряд авторов предлагали более полные модели переноса заряда в тонких поликристаллических слоях, однако в последние годы большинство из них относилось к исследованиям варисторов, злектролюминесцент-ных устройств и фоторезисторов.

в случае глубокого обеднения правильнее использовать теорию Шоттки, в соответствии с которой в предэкспоненциальном множителе в формуле (6.14) фигурирует дрй1фовая Подвижность fig ё max [т. е. вместо (ЛГ/(2ят*))/ входит член fg <S max, где <S max ~ максимальное электрическое поле барьера я fig - подвижность внутри зерна] [Taylor, 1952; Stratton, 1956].

* Энергия активации проводимости в исследовавшихся слоях составляла 0,216 эВ, поэтому при температурах ниже 200 К темновая проводимость была на несколько порядков меньше, чем на свету (см. также [Ghosh е. а., 1980]).

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.