Диссертация (1105259), страница 18
Текст из файла (страница 18)
На рисунке 42 показаны температурные зависимостифотопроводимости для пленок серии в отожженном состоянии и после их длительногоосвещения. В отожженном состоянии зависимости σ ph(103/T), полученные для разныхобразцов серии имели сходную форму, демонстрируя ТГФ, и близкие абсолютные значения.Поэтому на рисунке 42 показана только зависимость для одного образца — Ts_275 (сплошнаяоранжевая линия). Как видно из рисунка, уменьшение фотопроводимости под действиемосвещения проявляется во всем интервале исследованных температур, причем этоуменьшение тем сильнее, чем ниже температура подложки при осаждении образца.
Этотрезультат вновь подтверждает увеличение деградационной стабильности пленок с ростомтемпературы осаждения пленок. Полученные результаты могут быть связаны с различнойконцентрацией водорода в исследованных пленках. Считается общепринятым отводитьбольшую роль в процессах, определяющих эффект Стеблера-Вронского, движению атомов88водорода, присутствующих в аморфной кремниевой матрице. При этом в литературеотмечается, что уменьшение концентрации водорода в структуре пленок a-Si:H ведет кувеличению деградационной стойкости материала [159]. Как известно, увеличениетемпературы подложки приводит к уменьшению концентрации водорода в осажденнойпленке.
Поэтому представленные в данном разделе результаты могут быть связаны суменьшением концентрации водорода в пленке, полученной при большей температуре.Рис. 41. Кинетика спада фотопроводимости под действием освещения белым светом лампынакаливания для образцов серии с изменением температуры подложки.Рассмотрим влияние предварительного освещения на температурные зависимостифотопроводимости образцов, полученных при различных температурах подложки. Как видноиз рис.
42, фотопроводимость образца Ts_275 практически не изменяется в результатепредварительного освещения в области температур выше комнатной. Это свидетельствует омалом изменении концентрации оборванных связей, являющимися основными центрамирекомбинации в данном диапазоне температур. В тоже время для данной пленки наблюдаетсяфотоиндуцированное уменьшение фотопроводимости в области ТГФ (T < -35 ºС) послепредварительного освещения пленки.
Выше, при описании механизмов ТГФ, была указаннаопределяющая роль для данного эффекта состояний ловушек для дырок в хвосте валентнойзоны a-Si:H. В работе Sakata et al. [159] авторы наблюдали фотоиндуцированное уменьшениеконцентрации данных состояний при длительном освещении пленок. Это может бытьпричиной уменьшения эффекта ТГФ в наших пленках после их длительного освещения.89Рис. 42. Температурные зависимости темновой проводимости (черная сплошная линия) ифотопроводимости исследованных пленок в отожженном (оранжевая сплошная линия)состоянии и после их длительного освещения (точки).Отметим так же, что температурные зависимости σph образца 'best', полученного притемпературеподложки275ºС,практическиполностьюповторяютзависимости,представленные на рис. 42 для образца Ts_275.
Это указывает на определяющее влияниетемпературы осаждения пленки на ее фотопроводимость.4.3.3 Влияние тетрафторида кремния (SiF4) в смеси газовпрекурсоров на свойства пленок pm-Si:HОдной из основных технологических проблем при получении a-Si:H методом PECVDявляется неконтролируемое присутствие кислорода в реакционной камере и его влияние насвойства растущих пленок. Некоторые исследователи предполагают, что наличие фтора вплазме должно нейтрализовать или существенно снизить нежелательное влияние кислородана свойства осаждаемых пленок [160]. Кроме того, из литературы известно, что эффектфотоиндуцированной деградации в пленках a-Si:H (а значит, возможно, и в пленках pm-Si:H)уменьшается при наличии фтора в реакционной камере [161].
Поэтому нами были проведеныисследования серии образцов pm-Si:H, при осаждении которых в реакционной камерепомимо силана и водорода присутствовал фторид кремния SiF4 в различной концентрации(см. таблицу 1). Насколько нам известно, в литературе практически не представлены данныео влиянии присутствия фтора в реакционной камере на свойства pm-Si:H.90Рис. 43. Спектральные зависимости коэффициента поглощения, измеренные методом CPMв отожженном состоянии и после освещения белым светом в течение двух часов, дляобразцов серии с изменением концентрации SiF4.Как и для предыдущих серий образцов, структура исследованных пленок иконцентрация состояний, соответствующих дефектам типа оборванных связей, оценивалисьиз спектральных зависимостей коэффициента поглощения αCPM. На рисунке 43 представленыспектральные зависимости для пленок с максимальной и минимальной использованнойконцентрацией SiF4 в реакционной камере в отожженном состоянии и после освещениябелым светом.
Форма спектров CPM совпадает для всех образцов серии. Однако,концентрация дефектов в отожженном состоянии меньше у образцов с небольшимдобавлением SiF4. Это приводит к тому, что фотопроводимость таких пленок выше, чем дляобразцов, полученного при большей концентрации фтора в реакционной камере (на рисунках43 и 44 показаны результаты измерений на двух пленках). На температурных зависимостяхфотопроводимости, представленных на рисунке 44, видно, что разница в фотопроводимостиисследованных образцов проявляется во всем интервале исследованных температур.91Рис. 44. Температурные зависимости темновой проводимости и фотопроводимости пленоксерии с изменением концентрации SiF4 в отожженном состоянии и после их длительногоосвещения.После освещения образцов исследуемой серии белым светом лампы накаливания втечение двух часов, поглощение в «дефектной» области энергий квантов возрастает такимобразом, что становится близким для всех исследованных образцов (см.
рис. 43). Этосвидетельствует о том, что концентрация дефектов в пленках после их освещения так жеимеет близкие значения для исследованных образцов. Это полностью согласуется сизмерениями температурных зависимостей фотопроводимости после освещения образцов.Как видно из рисунка 44, σph исследованных пленок после освещения близки во всеминтервале температур.
Таким образом, увеличение концентрации фтора в реакционнойкамере приводит с одной стороны к уменьшению фотопроводимости пленок в отожженномсостоянии, и в то же время уменьшает эффект фотоиндуцированной деградации.В заключение этого раздела отметим, что пленки a-Si:H и близкие к ним материалы,как правило проходят обработку мощным светом в течение длительного времени (около 100часов), прежде чем применяться для создания приборов. Полученный материал называютаморфным кремнием «приборного» качества («device grade a-Si:H»). Это объясняетсятребованиями к стабильности работы устройств. Таким образом, важным для примененияпараметром является концентрация дефектов и другие характеристики материала посленасыщения эффекта Стеблера-Вронского. С точки зрения такого подхода, введения фтора неулучшает, - но и не ухудшает, - качества пленок полиморфного кремния.924.3.4 Влияние толщины пленок pm-Si:H на их электрофизические ифотоэлектрические параметрыВ литературном обзоре отмечалось, что одним из важных отличий полиморфногокремния от протокристаллического кремния является равномерность распределения малойдоли кремниевых нанокристаллов по объему пленок pm-Si:H.
Это утверждение основано насамой технологии получения пленок полиморфного кремния, при которой нанокристаллыформируются в газовой фазе при осаждении материала. Если сформулированный выводсправедлив, то структура не должна зависеть от расстояния до подложки, а свойства пленкидолжны быть независимы от их толщины. Нами была проведена экспериментальная проверкавысказанного выше утверждения.На рисунке 44(a) показана микрофотография профиля образца Th_340, полученная припомощи просвечивающей электронной микроскопии.
На фотографии видно, что структурапленки представляет собой аморфную матрицу с нанокристаллическими включениями.Средний размер нанокристаллов составляет ~4 нм. Кристаллическая природа включенийподтверждается электронной дифрактограммой, представленной на рисунке 44(b). Важнымрезультатом для данного раздела является относительная однородность распределениянанокристаллов по объему пленки. В тоже время в слое вблизи подложки пленкинаблюдается некоторое увеличение концентрация нанокристаллов. Причины возникновенияданной флуктуации на настоящий момент не ясны.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
