Электрические, фотоэлектрические и оптические свойства модифицированных пленок a-Si-H (1105262), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Показано, что температурные зависимости фотопроводимостидля неотожженных пленок как n- так и p-типа имеют характерный для этих пленок вид, апоказатель степени люксамперных характеристик во всей исследованной области температурслабо зависит от температуры. можно подробнееПолучено, что после отжига пленок при Т а = 560 ÷ 650°С величины фотопроводимостиво всех исследованных пленках существенно уменьшились.
В области высоких температур(Т > 125 К) температурная зависимость фотопроводимости отожженных пленок как n- так иp-типа возрастает с увеличением температуры, а показатель степени люксамперныххарактеристик γ изменяется слабо и лежит в интервале величин γ = 0.8 ÷ 0.86 . На основеизмеренных величин фотопроводимости и γ предположено, что в этой области температурфотопроводимость зонная, а рекомбинация свободных носителей осуществляется путемзахвата неравновесных носителей из зоны на оборванные связи кремния.-4неотож.Та = 560°СТа = 650°СРис.3Температурныезависимостифотопроводимости для пленок a-Si:H n-типа, при-1-6-1log σ, Ом ⋅ сминтенсивности освещения 60 мВт/см2 (пленки4 − 6).-8-10234567389101112-110 /T, KВ области низких температур (Т < 125 К) фотопроводимость отожженных пленок n- иp-типа слабо зависит от температуры, стремясь к насыщению, а значения показателя17люксамперных характеристик γ увеличиваются с уменьшением температуры, приближаясь кγ ≈ 1 .
Предположено, что такие изменения σphи γ можно объяснить тем, что приуменьшении температуры ниже 125 К в отожженных пленках становится все более заметнымвклад прыжковой фотопроводимости, которая практически не изменяется с понижениемтемпературы и характеризуется γ ≈ 1 . При прыжковой фотопроводимости перенос заряда внаправлении электрического поля осуществляется неравновесными носителями во времятермализации в хвостах зон до момента их рекомбинации на оборванных центрах.σПрактически постоянная при уменьшении температуры величинаphобусловленатуннельным механизмом рекомбинации и постоянной концентрацией рекомбинационныхцентров.
В конце главы приведены основные выводы.В пятой главе исследуется влияние высокотемпературного отжига на оптическиепараметры и оптическую ширину запрещенной зоны нелегированных и легированных боромпленок a-Si:H. Для этого были измерены спектры пропускания Т (λ ) неотожженных пленоки пленок отожженных при температурах 560°С, 600°С и 650°С..Показано, что после высокотемпературного отжига спектры пропускания Т (λ )исследованных структур (тонкая пленка a-Si:H на толстой, прозрачной подложке)изменились.
В исследованном интервале длин волн в спектре отожженной пленки нетобласти прозрачности и наблюдается сдвиг порога пропускания в область длинных волн. Этообъясняется уменьшением ширины запрещенной зоны и увеличением концентрацииоборванных связей кремния после высокотемпературного отжига.По виду измеренных спектров пропускания был сделан вывод об однородности всехисследуемых пленок, что позволило использовать формулы 5 и 6 для определенияспектральныхзависимостейкоэффициентовпреломленияn ( hν )икоэффициентовпоглощения α ( hν ) . Далее, путем экстраполяции найденных зависимостей n( hν ) вдлинноволновую область определялись величины n0 (таб. 3). Установлено, что величины n0в неотожженных пленках коррелируют с концентрацией водорода в них: значения n0уменьшаются с увеличением C H .
После высокотемпературного отжига величины n0увеличились и лежат в пределах 3.67 – 3.69. Таким образом, разница в значениях n0 дляотожженных пленок меньше 1%, что лежало в пределах точности измерений, составляющей~ 1%.Далее, из измеренных спектральных зависимостей коэффициентов поглощения α (hν )по методу Тауца определены величины ширины запрещенных зон E g всех исследованныхпленок (таб. 3). Получено, что в неотожженных пленках E g коррелируют со значениями18концентрации водорода C H в пленках: значения E g увеличиваются с увеличением C H .После высокотемпературного отжига значения величины E gуменьшились и лежат впределах 1.52 эВ – 1.57 эВ, что может указывать на то, что в пленках значительноуменьшилась концентрация водорода.Таблица 3.ПленкаС Н , ат.%124567899<110<1<113<1<1n03.523.693.443.673.683.393.673.69E g , эВ1.751.531.791.541.521.821.571.56Предположено, что оптическая ширина запрещенной зоны Еg в отожженных пленках снаибольшей концентрацией бора (пленки 8 и 9) больше, чем в отожженной нелегированной 2и слабо легированных бором (5, 6) пленках так как в отожженных при высокой температурепленках с большой концентрацией бора и малой концентрацией водорода увеличиваетсябеспорядок, обусловленный существенным ростом концентрации электрически активныхатомов бора.
Однако разница в Еg для указанных выше пленок составляла величину порядка3%, что лежало в пределах точности измерений величин Еg. Поэтому следует считать, чтооптические параметры в отожженных пленках не зависят от концентрации примеси иначальной концентрации водорода.ВЫВОДЫ.Исследованыэлектрические,фотоэлектрическиеиоптическиесвойстванелегированных и легированных бором пленок a-Si:H, модифицированных методомвысокотемпературного отжига в потоке водорода.1. Установлено, что темновые проводимости отожженных нелегированных илегированных бором пленок a-Si:H n- и p-типа, в исследованной области температур (80 К –480 К), имеют неактивационный характер, что обусловлено наличием в этой областитемператур нескольких механизмов транспорта носителей заряда.
Темновые проводимостинелегированных и слабо легированных бором пленок (n-типа) определяются суммой зоннойпроводимости и прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка по состояниямоборванных связей кремния ( D − , D 0 ). В сильно легированных пленках (p-типа) кроме зоннойпроводимости и прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка по состояниямоборванных связей кремния ( D + , D 0 ) обнаружена прыжковаясостояниям хвоста валентной зоны.ε -проводимость по2192. Установлено, что наличие прыжковой ε 2 -проводимости связано со смещениемуровня Ферми к потолку валентной зоны, что возможно обусловлено увеличениемконцентрации электрически активных атомов бора.3.
Определен размер области неэкспоненциального спада плотности локализованныхсостояний хвоста валентной зоны в отожженных сильно легированных бором пленках a-Si:H,как разность энергий активации зонной проводимости и прыжковой ε 2 - проводимости.4. Установлено, что в отожженных пленках a-Si:H n- и p-типа в области температур от⎛σ ⎞87К до 360К наблюдается слабая фотопроводимость ⎜⎜ ph ⎟⎟ ≈ 4 . Фотопроводимость в⎝ σ d ⎠ maxобласти высоких температур (Т > 150 К) увеличивается с увеличением температуры, апоказатель степени люксамперных характеристик γ изменяется слабо и лежит в интервалевеличин γ = 0.8 ÷ 0.86 . Предположено, что в этой области температур фотопроводимостьзонная, а рекомбинация свободных носителей осуществляется путем захвата их из зоны наоборванные связи кремния.
В области низких температур (Т < 125 К) фотопроводимостьотожженных пленок n- и p-типа слабо уменьшается с температурой, стремясь к насыщению,а значения показателя люксамперных характеристик γ увеличиваются, приближаясь к γ ≈1.Предположено, что эти температурные изменения σ ph и γ обусловлены проявлением в этойобласти температур прыжковой фотопроводимости неравновесных носителей по состояниямхвостов зон и увеличением ее вклада с уменьшением температуры.5. Установлено, что в результате высокотемпературного отжига нелегированных илегированныхборомпленокa-Si:Hпроисходитуменьшениеоптическойширинызапрещенной зоны E g и увеличение длинноволнового показателя преломления n0 . Этиизменения связаны с уменьшением концентрации водорода в пленках и не зависят отначального содержания водорода и примеси бора в нихПУБЛИКАЦИИ.Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:1.Курова И.
А., Нальгиева М. А., Ормонт Н. Н. //Электрические и фотоэлектрическиесвойства пленок a-Si:H, подвергнутых высокотемпературному отжигу в водороде.//Сборник трудов IV Международной конференции «Аморфные и микрокристаллическиеполупроводники», Санкт-Петербург, Издательство СПбГПУ, 2004, стр.61.2.Курова И. А., Нальгиева М. А., Ормонт Н. Н. //Влияние высокотемпературного отжига впотоке водорода на свойства пленок a-Si:H.// Тезисы лекций и докладов третьей20Российской школы ученых и молодых специалистов по физике, материаловедению итехнологии получения кремния и приборных структур на его основе «Кремний. Школа2005», 2005, стр.114.3.Курова И. А., Нальгиева М.
А., Ормонт Н. Н. //Электрические и фотоэлектрическиесвойства пленок a-Si:H, подвергнутых высокотемпературному отжигу в водороде.//Вестник МГУ, серия 3, Физика. Астрономия, 2005, №4, стр. 54-57.4.Нальгиева М. А, Курова И. А., Ормонт Н. Н. //Электрические свойства легированныхбором пленок a-Si:H, подвергнутых высокотемпературному отжигу в потоке водорода.//Сборник тезисов докладов научной конференции «Ломоносовские чтения», Москва,Физический факультет МГУ, 2005, стр.
52.5.Звягин И. П., Курова И. А., Нальгиева М. А., Ормонт Н. Н. //Прыжковая ε2 –проводимость в аморфном гидрированном кремнии, легированном бором.// Тезисыдокладов VII Российской конференции по физике полупроводников "Полупроводники2005", Звенигород, 2005, стр.306.6.Звягин И. П., Курова И. А., Нальгиева М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
