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

ния носителей заряда в обьеме, а - на поверхности, то в первом приближении

г-=гь+т;\ (6.2)

Предположив, что - {(/)Т1 где t - толщина пленки, X - средняя длина свободного пробега носителей заряда, можно получить соотношение между подвижностями носителей в пленке и в обьеме /i,:

M Mft= (1 + V0- 1-(6.3)

Этот результат справедлив для случая полного диффузного рассеяния на поверхности в отсутствие на ней изгиба зон. Влияние поверхностного рассеяния на подвижность снижается, если часть носителей заряда зеркально отражается от поверхности. Обедненный слой в околоповерхностной области (при наличии, например, соответствующих поверхностных состояний) препятствует движению носителей к поверхности и тем самым значительно снижает рассеяние на ней. Напротив, обедненный слой притягивает неосновные носители на поверхность.

Более детальный анализ показьшает, что эффект поверхностного рассеяния сильнее в невырожденных, чем в вырожденных полупроводниках и металлах [Anderson, 1970]. В пленках не вырожденного полупроводника, толщина которых в 2 раза меньше длины свободного пробега, подвижность носителей почти в 2 раза меньше, чем в массивном материале. Это соответствует результатам простой модели (6.3).

Результаты подробного исследования совместного влияния рассеяния и потенциальных барьеров на границах зерен в пленках CdS и CuInTe изложены в работах Казмерского [Kazmerski е. а., 1972;Kazmerski, Juang, 1977].

6,2,2. Границы между зернами в поликристаллических пленках

Границы, разделяющие кристаллические зерна в поликристаллической пленке, возникают в результате нарзоцения ориентации соседних кристаллитов на коалесцентной стадии роста пленки. Они, как правило, представляют собой области с высокой плотностью дефектов и примесей, сегрегированных из зерен в процессе роста. Например, прямое доказательство высокой концентрации примесей на границах зерен получено при анализе методами растровой Оже-элекгронной спектроскопии и вторично-ионной масс-спектроскопии поликристаллических кремниевых материалов, выращенных способами кристаллизации расплава и направленной кристаллизации [Kazmerski е. а., 1980].

При сравнении морфологии и характера сегрегации примесей в кристаллах Si, выращенных методом Чохральского, и в поликристаллических слоях Si, полученных химическим осаждением из паровой фазы, бьша обнаружена значительная сегрегация медленно диффундирующих элементов на границах зерен [Helmreich, Seiter, 1979]. Предполагали, что возникновение заполненных зарядами состояний на границах зерен в некоторых типах кремниевых крупноэеренных поликристаллических

материалов обусловлено сегрегацией кислорода при нослеростовом отжиге.

Можно вьщелить три типа границ зерен: между когерентными двойниками, они имеют ничтожно малую электрическую активность; малоугловые межзеренные границы, содержащие сетку краевых дислокаций и поля напряжений, связанные с деформацией кристаллической рещетки. Для них характерна средняя степень электрической активности; высокоугловые межзеренные границы и границы между некогерентными двойниками. Этому классу границ свойственны высокая концентрация дислокаций, большая деформация кристаллической решетки и значительная сегрегация примесей. Их отличает сильная электрическая активность. Дислокации, присутствующие на таких границах, образуют новые энергетические уровни в результате расширения уровней при увеличении межплоскостных расстояний в решетке или появлении полей деформации, а также в результате образования разорванных связей.

Электрический заряд, присутствующий на таких дефектных или примесных энергетических уровнях, обусловливает ряд взаимосвязанных, но четко различимых дефектов на межзеренной границе раздела:

почти металлическую проводимость вдоль границы раздела в некоторых материалах;

заполнение зарядом пограничных состояний и как следствие образование потенциальных барьеров, оказывающих доминирующее влияние на характер проводимости вдоль пленки;

формирование энергетических уровней, проявляющих себя в качестве рекомбинационных центров для неосновных носителей.

Одномерная периодичность вдоль дислокационных ядер обусловливает расширение дислокационных энергетических уровней и как следствие формирование одномерных каналов почти металлической проводимости для носителей заряда. Этот эффект бьш отмечен в ряде работ [Elbaum, 1974; Kamienieski, 1976] и подтвержден наблюдениями сильной анизотропии проводимости в пластически деформированных образцах CdS [Elbaum, 1974] и полос аномального оптического поглощения, при-письшаемого винтовым дислокациям, соответствующих энергетическим уровням, расположенным на 0,04 и 0,27 зВ вьппе валентной зоны CdS [Merchant, Elbaum, 1976, 1979]. При наличии двумерной дислокационной сетки на межзеренной границе эффект расширения энергетических уровней может обусловить высокую двумерную проводимость вдоль нее. Так в образцах n-Ge наблюдали высокую проводимость вдоль межзеренных границ, характер которой соответствовал проводамости в вырожденном полупроводнике р-типа [Matare, 1971]. Этот эффект, однако, в других материалах не наблюдали.

Если, например, на границе раздела слоя п-типа имеются акцепторно-подобные поверхностные состояния, компенсирующие области пространственного заряда распространяются в соседние зерна и формируется потенциальный барьер высотой рь (рис. 6.2). Эта ситуация напоминает

в CdS подобные электронные ловушки образуются в результате адсорбции кислорода на границах зерен [Wu, Bube, 1974].

Инверсия Овогаш,ение kV/j

Рис. 6.2. Три различных типа потенциалы1ых барьеров на границе зерна. Обратите внимание, что высота потенциального барьера обозначена символом Уф а не Ф как общепринято в работах, посвященных исследованию потенциальных барьеров на границах зерен. Это сделано с целью устранения путаницы, поскольку барьер Шоттки также принято обозначать символом Ф,. Высота барьера относительно уровня Ферми обозначена Ф,

эффект фиксации уровня Ферми на поверхностях полупроводников. В принципе, в области полупроводника вблизи границы зерна могут образовьшаться слои обеднения, инверсии или обогащения в зависимости от природы поверхностных состояний и распределения поверхностных уровней по энергиям dNgb/dE. В большинстве случаев обедненная область формируется на нелегированных границах зерен с собственной проводимостью. На легированных же с несобственной проводимостью, как правило, образуются обогащенные области.

Существование потенциальных барьеров на границах зерен - доказанный факт; подробнейшее исследование барьеров в бикристаплах бьшо выполнено Матаре [Matare, 1971]. Электрофизические свойства границ зерен в Si исследовали методами сканирования световым зондом и потенциального зондирования, при этом получили убедительнь1е свидетельства образования изотипного гомоперехода и увеличения рекомбинации носителей заряда на межзеренных границах [Sosnowski,1959; Leamy е. а., 1982].

Связь контактной разности потенциалов Vj с зарядом на границе зерна и концентрацией основных носителей заряда в его обьеме можно получить исходя из условия сохранения заряда

Jgb = DD. (6.4)

где N*ij - число заряженных поверхностных состояний на единице площади; - эффективная концентрация доноров в обьеме зерна; Wj) - ширина обедненной облает! на каждой стороне от границы зерна. Из решения уравнения Пуассона следует, что

(6.5)

где ej - диэлектрическая проницаемость полупроводника м 8 =Ес- Ер. Ширину области обеднения в бикристалле можно определить исходя из емкостных измерений, что обеспечивает и удобный способ нахождения Ngl и Ф,. Если внутренняя область зерна целиком обеднена свободными носителями заряда, то вместо в (6.5) нужно подставить половинный

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.