1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 30
Текст из файла (страница 30)
отожженныт поликристалличесиих Лнализ температурных зави- пленок зч, полученных химическим осаждением из паровой фа-ы прн спмостсй подвижности носите- ра чинных те, пературах отложив лей заряда (см. рис. 3.5) пока- !61: ) †гао '-с; г боо с; 3--700 'с; зываст, что при низких кон- температура отжита 1050 Г; около центрациях примеси ((4 ° 10'э кривых указаны значении энергии см з) рассеяние носителей вы- актинации Е,г, звано в основном наличием потенциальных барьеров между кристаллитами, при более высоких же уровнях легирования преобладает решеточное и примесное рассеяние.
Хаберле и Фрешле !23] изучали зависимость удельного сопротивления, концентрации носителей и холловской подвижности в кремниевых пленках, нанесенных ионным распылением, отпараметров процессов осаждения, отжига и диффузии. При опти- 140 Глава 3 1,О ) мальных условиях роста пленок могут быть получены низкое удельное сопротивление, достигающее 3 ° 10 ' Ом см, и подвижность носителей, равная 16 см9(В с). Концентра'Рас~рор ция носителей в этих пленках составляет около 10" см '.
Основываясь на . О,1 результатах измерений параметров пленок 6! с ярко выраженной преимущественной ориентацией зерен, осажденных на подложки из сапфира методом высокочастотного ионного распыления, Харман и др. [211 пришли кследующим выводам: !) удельное сопротивление пленок (-О,! Ом Х и,см в" Хсм) значительно меньше Рис. З.З. Зависимости энергии актива. удельного сопротивления ции ед от концентрации л'и легирую- кремниевой мишени всей примеси в поликристаллических (10з Ом ° см); 2) пленки пленках Я, полученных химическим имеют такой же тип прово. осаждением из паровой фазы !8!. димости, как и материал мишени; 3) подвижность электронов в пленках (ее максимальноезначение — 256см9(ВХ Хс)) ниже, чем в материале мишени (1!00 смз((В с)); 4) пленки имеют довольно высокую концентрацию носителей — электронов (1О'т...10'з см ').
Хиннеберг и др. [22) подтвердили, что по типу проводимости пленки не отличаются от материала мишени. Подвижность носителей, измеряемая прн комнатной температуре, сильно зависит от температуры осаждения пленок и составляет !... 20 см'/(В с), что соответствует значениям подвижности носителей в массивных кристаллах. Более низкая подвижность носителей в тонких пленках (толщиной — ! мкм) связана с их дополнительным рассеянием на дефектах кристаллической структуры. При комнатной температуре концентрация носителей в эпитаксиальных слоях изменяется от 1 10гв до 2 ° 1О" см-'. Исходя из температурной зависимости концентрации носителей (см.
рис. 3.6), установлено, что акцепторные уровни отстоят от края валентной зоны на 0,05 эВ; наличие этих уровней объясняют присутствием в пленках примеси бора, содержавшегося в материале мишени. Баккарани и др. [24) проведено как теоретическое, так и экспериментальное Физические свойства тонких пленок !41 0,3 0 - 0,2 Е 10 у к Й в 1Ое 6 з и 10 800 700 800 000 1000 1100 Тенперсипнеп мспжаенки С Рис. 3.4.
Зависимости высоты потенциального барьера, плотности ловушек и слоеного сопротивления от температуры осаждения имплантированных бором поликристаллических пленок Я, полученных химическим методом из паровой фазы 181. исследование электронных свойств кремниевых пленок. Измерение диффузионной длины неосновных носителей в слоях кремния, получаемых химическим осаждением из паровой фазы, осуществляется с использованием готовых солнечных элементов, и ее значения обычно составляют 1... 25 мкм 19, !5, 161. В слоях 51, выращенных на подложках из рекристаллизованного металлургического кремния, неосновные носители в зависимости от локальных флуктуаций потенциала имеют различную диффузионную длину — от 15...
20 до 30... 40 мкм. Фельдманом и др. 1201 показано, что солнечные элементы на основе слоев 51, полученных вакуумным испарением при пониженной температуре,'имеют более высокую диффузионную длину неосновных носителей. 3.2Л.З Оптические свойства Кюл и др. 111 измерили зависимости оптического коэффициента поглощения кремниевых пленок, нанесенных на подложки из сапфира методом химического осаждения из паровой фазы, здг Глава 3 х " 1о Рис. 3.5.
Температурные зависимости эффективной холловской подвижности носителей рн,,п и пленках 31, осажденных методом вакуумного испарения, нри различных концентрациях легирукзгцей примеси [170 1 — 1,1 1О" см — ", 2 -- 1,8 1О'з см — ", 3 — 3,6 10г' см-з; около кривых указаны значения энергии активации Ел. т,к от их толщины.
Авторы 1а' зоа зса тоз пришли к выводу, что на поглощение света существенное влияние оказывают как температура отжига, так и температура осажде! ння пленок, причем слои пленки, расположенные к„=-в,охав о' ~ ближе к подложке, имеют более низкое качество. Нао , 'личие слоя алюмосилнката на границе раздела пленки -ол,за ! с подложкой и обогащен- ного алюминием слоя ю,озз,з з ~ в пленке Ь1 вызывает ухуд- шение оптических свойств з ! пленки при уменьшении ее толщины. При оптимальных условиях осаждения эпнтакснальные пленки 3 ч з е толгциной более 0,3 мкм 1вз; т обладают примерно такими же оптическими свойствами, как и массивные образцы. По результатам измерений коэффициентов отражения и пропускания пленок Я, полученных химическим осаждением из паро- вой фазы, 'Хиросэ и др.
[61 определили их показатель преломления и коэффициент поглощения. На рис. 3.7 приве. лены значения показателей преломления аморфных и поликристаллических пленок. Исследование авторами влияния отжига на показатель преломления пленок показало, что заметная кристаллизация происходит в интервале температур от 675 до 690 'С. На рис. 3.7 представлены также спектральные зависимости коэффициента поглощения света в аморфных и поли- кристаллических кремниевых пленках. Хиросэ и др. установили, что при энергиях, превышающих ширину запрещенной зоны, коэффициент поглощения поликристаллического 61 не более чем в два раза выше коэффициента поглощения монокристаллического Я.
Довольно сильное оптическое поглощение при энергиях, меньших ширины запрещенной зоны, связано с переходами носителей с заполненных глубоких энергетических уровней в зону проводимости или на уровни, соответст- Физические свойстве тонких пленок 143 вующие «хвосту» состояний вблизи края этой зоны. Результаты проведенных авторами измерений проводимости пленок, электронного парамагнитного резонанса и фотопроводимости подтверждают эти выводы. 10' 3.2.2 Селенмд кадмия (Сд5е) 1в5' т гт, к ) Тонкие пленки Сг(5е получают методами вакуум- Рис. З.б. Температурные занигимости ного испарения [32 — 37] концентрации р носителей в зпитакионного распыления г38 скальном слое ь) ()), осажленном методом ионного распыления 1221, и в мас. 40], пУльвеРизации с по- сивном образце ч) (2).
кривая 3 соотследующим пиролизом [41], ветствует собственной концентрации анодирования [42], алек- антолей. тролитического осаждения [43, 44] и осаждения из раствора [45, 46]. Структурные и электрические свойства пленок зависят от метода получения и параметров процесса осаждения. ! 4 3.2.2.1 Структурные свойства В массивных образцах С68е кристаллизуется в гексагональной структуре вюртпита и кубической структуре сфалерита (цинковой обманки). Вюртцит представляет собой низкотемпературную фазу, которая превращается в сфалерит при температуре 700... 800'С [47].
В зависимости от условий осаждения тонкие пленки С65е при комнатной температуре могут содержать любую из этих фаз или их смесь. Тонкие пленки СдВс, осаждаемые испарением в вакууме на ненагретые стеклянные подложки, состоят в основном из гексагональной фазы [34, 48, 49] и имеют плоскость текстуры (0001). При температуре подложки от 200 до 500'С образуются пленки Сг)5е смешанной структуры, в которых 60% вещества составляет гексагональная фаза и 40 ого— кубическая фаза [50]. В том случае, когда поток пара падает на подложку под прямым углом, осаждаются пленки с плоскостью текстуры (0001) или (111). Эпитаксиальные пленки Сд5е, получаемые вакуумным испарением, кристаллизуются в структуре сфалерита или вюртцита [51 — 55].
При вакуумном испарении С65е на подложки из А!еОз, нагретые до температуры 580'С, происходит эпитаксиальный рост пленок, при котором плоскость (0001)С68е нарастает параллельно плоскости (0001) А1еОз [53]. При использовании подложек из Ое эпитаксиальное осаждение возможно при температуре 300... 450'С, которая меняется в этих пределах в зависимости от ориентации подложки. Рассэк Глава 3 144 10" Б 8 2 1Оэ 1О 0,4 \,О 1,4 1,6 2,2 Энерзия иэпп~онпз, эз а 1,5 О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Энорэ«ч ~ромоноз, эВ 5 1.ис. 2.7, Зазисимости оптического коэффипиента поглощения (а] и показателя преломления л (б) аморфных и поликристаллических пленок Я, полученных химическим осаждением из паровой фазы, от энергии фотоноз [6(. ( — аморфный Я, температура отжига Т, = — 660 'С; 2 — поликристалличсский Я, То.=: 1060 'С; 3 — монокристаллический Я.
Физические свойства тонких пленок 145 и др. [35] также отмечали, что при получении пленок Сд5е совместным испарением их компонентов из разных источников на нагретые до 100'С титановые подложки преобладает гексагональная фаза Сс(5е с плоскостью текстуры (0001). Леман и Уиднер [38] изучали процесс роста пленок СдЯе, осаждаемых методом высокочастотного ионного распыления на подложки из сапфира и кварцевого стекла. При температурах осаждения ниже 400 "С пленки, получаемые на тех и другихподложках, обладают одинаковыми свойствами.
Пленки имеют поликристаллическую структуру с плоскостью текстуры (0001). При температурах выше 400'С степень аморфизации пленок на подложках из стекла повышается по мере увеличения температуры подложки, в то время как на монокристаллическнх подложках из сапфира осаждаются эпитаксиальные пленки СЙ5е, у которых плоскость (0001) параллельна грани (0001) кристалла А!зОз. Пленки Сс(5е, получаемые методом пульверизации с последующим пиролизом, состоят мз гексагональной фазы [38], пленки же, выращиваемые из раствора, в зависимости от условий осаждения имеют либо кубическую, либо смешанную — кубическую и гексагональную структуру [45, 46]. Структура пленок, получаемых электролитическнм осаждением и анодированием, не изучалась.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
