1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 3
Текст из файла (страница 3)
!.5, измеренные значения емкости См и проводимости Ом можно выразить через действительные значения емкости С и проводимости 0 с помощью соотношений [23! См= (! + 6) 5) + (гойсС) (!.3) и (! + 6)( )г + (гог)( С)с )з Анализ свойств попупроводниковых материалов О )'О ! ( ))уАт(. (1.5) Здесь т'пв — точка пересечения с осью напряжений экстраполированной зависимости С-' от )У, 'ттп — точка на оси напряжений, соответствующая диффузионному потенциалу, е — диэлектрическая проницаемость полупроводника, Л'д — концентрация акцепторной примеси. Для наиболее общего случая, изображенного на рис. 1.6,г, Пфистерером (!5) получены следующие соотношения: 2е()то !') + в 'т16' ( то — д'л) (и ) дУр )ур )рт 2() )) их,у,.ат. (йп )ул)(аа — 6') + т'т ех еда'о е' ех)т'о (1.7) )т* = )т ' [йгтб' + (7у — )((„)(с(' — 6') — 7у'ттР] (1 8) 2е Таким образом, используя различные формы представления зависимости С вЂ” ' от )', можно найти значения ттп, )))и, Ь)д или В'.
Определяя зависимость Юп от расстояния х до перехода, мы получаем профиль распределения концентрации примеси 112, Следует отметить, что при то)сзС>)1-пбтсх справедливо приближенное равенство См= 1!С(отсс,) ', т. е. См — 17С.
Поскольку С-Р-це, последовательное сопротивление Й, элемента можно определить по углу наклона зависимости См ' от К Значения С и 6 могут быть рассчитаны по приведенным выше соотношениям с помощью ЭВМ. Из построенных затем зависимостей С вЂ” ' от )т можно найти диффузионный потенциал Гр, концентРацию доноРной пРимеси Жш толщинУ Ук' обедненного слоя и напряженность поля г" в области перехода — параметры, входящие в ряд уравнений, устанавливающих зависимость между С и )'. Эти уравнения имеют простую форму только при однородном распределении пространственного заряда. Помимо этого случая возможны и другие профили распределения пространственного заряда !15, 211, которые показаны на рис.
1.6,а — г наряду с соответствующими теоретическими зависимостями С ' от )т. На рис. 1.6,а представлено однородное распределение заряда. Для распределения, приведенного на рис. 1.6, б и характерного для солнечных элементов на основе Спе5 — С45, прошедших термообработку, выполняются следующие соотношения: и' () и'.т) 2 еп Л'р Глава 1 14 р спгз ч(нз™.) р(т( ч(ив-нз) и (с-') = — и"=и+ — н а" пп спмв, в и сс чн, чнп ч(нп нн = чнз Рис. !.6. Возмонсиые профили распределения пространственного заряда и соответствующие зависимости С-з от )т. 22).
Измерив значение Дгп, можно определить положение уровня Ферми. Напряженность поля г в области перехода находится из уравнения )!9] о ()г) о (1' о )г) ПЛ~ )Р (1' ) а:(ь) е (1.9) Измерения емкости перехода при освещении и спектральной зависимости емкости дают очень важную информацию о влиянии глубоких уровней на характеристики перехода. Ротворф Анализ свойств попупроводниковых материалов и др. (19] провели исследование емкости освещенного перехода Сна5 — Сг(Я и изучили влияние спектрального состава излучения иа поле в области перехода. Рассматривая совместные данные по емкости освещенного перехода и по спектральной чувствительности (коэффициенту собирания носителей), авторы этой работы определили скорость рекомбинации на границе раздела.
При интерпретации результатов измерений вольт-фарадных характеристик необходимо учитывать зависимость измеряемых значений емкости от формы перехода. Коэффициент увеличения плошади перехода, определяемый отношением площади реального перехода и к площади элемента, в некоторых случаях, например у тонкопленочных солнечных элементов на основе Сни5 — Сг(5, изготовляемых «мокрым» методом [15], может быть равен 5...6. Коэффициент увеличения площади перехода уменьшается при повышении обратного напряжения смещения вследствие сглаживания области объемного заряда.
К аналогичному эффекту приводит и продолжительная термообработка [15, 20], в процессе которой увеличивается толщина компенсированного слоя Сг(5. При ббльших значениях коэффициента увеличения площади перехода угол наклона зависимости С ' от )т увеличивается, и после термообработки элементов данная зависимость смещается в сторону высоких значений величины С-' в большей степени, чем в случае планарного перехода. Следовательно, значение концентрации легирующей примеси, найденное по результатам емкостных измерений, оказывается заниженным, а коэффициент диффузии меди — завышенным по сравнению с их действительными значениями. Измерения коэффициента диффузии Сн в Сд5 по экспериментальным вольт-фарадным характеристикам солнечных элементов со структурой Снз5 — Сг(5, прошедших термообработку, были проведены Пфистерером [15], а также Холлом и Сингом [20].
Отклонение профиля распределения пространственного заряда от прямоугольного также приводит к изменению зависимости С вЂ” ' от (т [15]. Пфистерер [!5] подчеркивает, что определение концентрации легирующей примеси, исходя из зависимости С-' от )т, оказывается невозможным в двух случаях: при сложной форме перехода и непрямоугольном профиле распределения пространственного заряда. Нойгрошел и др. [17] предложили метод определения диффузионной длины и времени жизни нсосновных носителей с использованием емкостных характеристик структур с р — и-переходом, измеряемых при прямом напряжении смещения.
Емкость Счыв квазинейтральной базовой области рт — и-структуры (ана- о Тонкопленочные элементы на основе гетероперехокоа имеют, как правило, развитый микрорельеф. — Прим, ред. 16 Глава 1 логичные выводы справедливы и для п.ь — р-структуры) при прямом напряжении смещения равна А а~ Сома = Т-~ [ехр [ ) Здесь Мо — концентрация легирующей примеси в базовой области (опрсделяемая по зависимости емкости от напряжения при обратном смещении), ь — диффузионная длина неосновных носи~елей в базе п-типа проводимости, Л вЂ” площадь перехода.
Если величина Сама найдена экспериментально, то из уравнения (1.10) можно определить Т.„, а из соотношения Е„= (0„т„)ч— время жизни носителей при условии, что известна величина 0„. Однако в измеряемое значение емкости С помимо Сема входит ряд других составляющих: (1.11) С =- С, + С, + Свв+ Сока+ Сока где символ з соответствует поверхностной области, зс — области объемного заряда перехода, ЯЛ/Š— квазинейтральной области легированного слоя, ! — ионизированным примесям в области пространственного заряда перехода. В приборах с низкими значениями плотности поверхностных состояний и заряда в поверхностном окисном слое величиной С, можно пренебречь; величины Сома и Счма пропорциональны [ехр (ц7(ИТ) — 1) Для того чтобы выделить значение Сема, измерения вольтфарадных характеристик проводят как на относительно высоких, так и низких частотах.
Сигнал низкой частоты воздействует на подвижные носители во всех областях элемента, в то время как сигнал более высокой частоты не оказывает влияния на неосновные носители базовой области, вследствие чего вклад Со~а в полную емкость прибора пренебрежимо мал. Подвижные же носители, связанные с Сг и С.„реагируя на высокочастотный сигнал, дают вклад в измеряемую емкость. Таким образом, емкость, характерная для квазинейтральных областей, равна разности значений емкости, измеренных на низкой и высокой частоте.
Эта величина оказывается равной Сома при условии, что время жизни носителей т, в легированном слое значительно меньше тг и что для частоты сигнала ) выполняется соотношение т,«(Ц) «т„. Вычислив величину Сока с помощью уравнения (1.10), можно определить величину Т.„. Требование, ограничивающее применимость рассмотренного метода, состоит в том, что емкость нейтральной базовой области должна составлять значительную долю измеряемой общей емкости прибора, поэтому данный метод не может использоваться для исследования приборов с малой диффузионной длиной носителей заряда. Анализ свойств полупроводниковых материалов 17 1.2.3 Емкостная спектроскопия глубоких уровней Метод емкостной спектроскопии глубоких уровней позволяет определять энергетические характеристики, концентрацию и сечение захвата рекомбинационных центров, связанных с глубокими уровнями в запрещенной зоне полупроводников [25 — 32], а также идентифицировать ловушки для неосновных и основных носителей заряда.
Кроме того, с помощью этого метода можно обнаружить центры как излучательной, так и безызлучатсльной рекомбинации, заключенные в широком интервале энергий внутри запрещенной зоны. Данный метод обладает высокой чувствительностью и разрешающей способностью, позволяет обнаруживать примеси на глубоких уровнях при концентрации, составляющей !О '...10-' от концентрации примесей на мелких уровнях, с разрешающей способностью по энергии, приблизительно равной 0,03 эВ.
Кроме того, метод дает возможность определения пространственного распределения примесей, образующих глубокие уровни. Наконец, в отличие от того, что реализуется для других термостимулированных методов измсрения параметров глубоких уровней, величина выходного сигнала не зависит от скорости нагрева или охлаждения образца. Максимум амплитуды сигнала наблюдается всегда прн одной н той же температуре, и его величина определяется только частотой, на которой проводят измерения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
