1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 35
Текст из файла (страница 35)
[114] с помощью газотранспортного осаждения в квазизамкнутом объеме получили пленки СЖ толщиной 1...3 мкм с размером зерен в этих же пределах и не обнаружили взаимосвязи между неличиной зерен и температурой подложки в интервале 325...500 'С. Согласно результатам Есикава и Сакай [15!], температура подложки оказывает влияние на морфологию поверхности пленок, осаждаемых данным методом, причем для получения гладкой поверхности подложку необходимо нагреть до высокой температуры. Однако при очень высокой температуре наблюдается рост нитевидных кристаллов. При газотранспортном осаждении пленок Сс(5 в квазизамкнутом объеме ось с их кристаллической решетки направлена почти перпендикулярно плоскости подложки.
Эпитаксиальные пленки С65 [149 — !51, !63] были получены на подложках из ОаАз, СЙТе, Ое, шпинели, Ап, А! и !пР. Пленки СЮ, выращиваемые методом молекулярно-лучевой эпитаксии на поверхности шпинели и Ап, имеют структуру вюртцита, а при использовании подложек из А! — структуру сфалерита [149]. Методом газовой эпитаксии [150] проводилось ' осаждение монокристаллических слоев Сс!5 гексагональной" " В используемой для описания гексагональных структур четырехкомпонентной системе обозначений Миллера Бране третий индекс, однозначно определяемый первыми двумя, равен нх сумме, взятой с обратным знаком.
Если индекс имеет отрицательное значение, то над ннм принято ставить знак минус. — Прим. перев. Глава 3 144 модификации на грани (111), (110) и (100) кристаллов !пР; при этом отмечены следующие виды гетероэпитаксиального роста: (0001) Сс!Я (111) !пР, (0113) СдЯ (110) 1пР и (3034) СдЯ (100) 1пР. Пленки Ст!5, осаждаемые нз раствора, состоят из мелких зерен размером не более 100 нм. При уменьшении скорости роста пленки и повышении температуры ванны образуются более крупные зерна.
Структура пленок, выращиваемых таким способом, может меняться в зависимости от условий осаждения. Пленки СЮ, получаемые из раствора, содержащего комплексное соединение Сс((ННв)в+4, при изменении параметров процесса осаждения кристаллизуются в структуре сфалерита, вюртцита или в смешанной структуре, тогда как применение растворов, в состав которых входят комплексные соединения Сд(СН)~ 4 и Сд(еа)'+а, всегда приводит к формированию пленок, имеющих структуру вюртцита с осью с, перпендикулярной подложке [155, 156].
3.2.7.2 Электрические свойства Изменение условий осаждения резко меняет электрические свойства тонких пленок СЖ. Пленки Сс(5, получаемые вакуумным испарением и применяемые в солнечных элементах, обычно имеют удельное сопротивление 1...104 Ом ° см [116, 118, 130] и концентрацию носителей 10'4...10'в см ' [80, 108, 116, 1!7, 126]. Пленки всегда обладают проводимостью п-типа, что обусловлено отклонением их состава от стехиометрического вследствие наличия вакансий серы и избыточного количества кадмия. Подвижность носителей составляет 0,1...10 смв/(В с) [108, 116, 126]. Согласно результатам измерений, диффузионная длина иеосновных носителей в пленках, осаждаемых вакуумным испарением, изменяется от 0,1 до 0,3 мкм [116, !20, 165].
Концентрация носителей возрастает при повышении скорости роста пленок СЮ [!29] н увеличении их толщины [113]; при этом наблюдается соответствующее снижение удельного сопротивления. Электрические свойства пленок в значительной степени зависят от отношения концентраций атомов Сд и 5 в процессе испарения, а также от наличия легирующих примесей [107]. Пленки СЮ, легированные 1и, при осаждении которых концентрационное отношение Сд и 5 составляет 1,5, отличаются наиболее высокими электрическими и структурными характеристиками. Низкие значения удельного сопротивления, достигающие 10 — а Ом ° см при подвижности носителей 90 смв7(В с), получены у пленок С65 с концентрацией индия, равной 1,5 47а.
На рис. 3.15 приведены зависимости удельного сопротивления и подвижности носителей от отношения концентраций Сд и 5 Физические свойства тонких пленок 104 104 х'10 ' с тз - 10' 10 104 1,2 1,6, 2,0 1,0 1,4 1,6 2,2 с„/ст с,„/с, и 6 Рис. 3,!5. Зависимости удельного сопротивления р !а) и подвижности р !б) носителей в пленках Ст!5, полученных вакуумным испарением и легированных индием, от отношения концентраций атомов ст! и 5 в потоке пара 1!071- 1 — концентрация !п — ! %; 2 — концентрация !и — 1,5 % . для двух пленок С65 с различной концентрацией 1и, нанесенных методом вакуумного испарения.
Вэнг [110) сообщал, что при увеличении массовой доли 1п примерно до 2 020 концентрация носителей возрастает почти на три порядка величины, а также значительно повышается их подвижность. При более высоком содержании легирующей примеси концентрация носителей не увеличивается, а их подвижность незначительно понижается. Однако при малых уровнях легировання индием для пленок характерны низкие значения как концентрации носителей, так и подвижности. При осаждении легированных пленок [с содержанием индия -2 020) концентрация носителей и их подвижность, как показано на рис.
3.16, очень слабо зависят от температуры подложки в широком температурном интервале. Легирование пленок СЖ медью приводит к противоположному эффекту — уменьшению концентрации носителей и повышению на несколько порядков величины удельного сопротивления[126). Помимо этого снижается подвижность электронов. Несколькими авторами [108, 122, 126) исследовался механизм переноса носителей заряда в пленках, получаемых методом вакуумного испарения. Дэппи и Кассинг [122) связывают особенности электрических свойств пленок с преобладающим влиянием однотипных глубоких уровней, появление которых обусловлено вакансиями серы. Энергетические характеристики этих уровней определяются количеством вакансий серы, и если их концентрация невелика [(1012 см-'), то локальные уровни Глава 3 166 10 в 70 10'в 50 . 50 10и 10" 10 10в 50 100 150 200 50 100 150 200 т„, 'с 7„, С удалены от края зоны проводимости примерно на 0,6 эВ.
Сообщалось, что при высокой концентрации вакансий образуется примесная зона. Даре и Парик [1081 обнаружили энергетический уровень с энергией активации 0,22 эВ. Ву и Бьюб1127] отмечают, что в пленках, получаемых методом испарения и содержащих мелкие донорные уровни, при отсутствии освеп1ения концентрация электронов в температурном интервале от 200 до 330 К фактически не зависит от температуры. Энергия активации, найденная из температурной зависимости концентрации электронов, изменяется от 0 до 0,04 эВ.
Согласно температурной зависимости подвижности носителей, предэкспоненциальный множитель которой равен 50...100 смв/1В с), значения энергии активации заключены в пределах от 0,11 до 0,19 эВ. В пленках, осаждаемых данным методом, существенное влияние на процесс переноса носителей заряда оказывают структурные свойства и электрофизические характеристики межзеренных границ. Пленки С05 непосредственно после испарения нечувствительны к воздействию света. Однако после введения в пленку СЮ (диффузионным способом) атомов меди наблюдается значительная фотопроводимость, и в условиях высокого уровня фото- возбуждения концентрация электронов оказывается более низкой, а их подвижность — более высокой, чем в пленках СЮ, не содержащих меди.
Электрические свойства пленок СЮ, получаемых посредством пульверизации с последующим пиролизом, определяются главным образом особенностями процесса хемосорбции кислорода на границах зерен, сопровождающегося снижением как Рис. 3.16. Зависимости конпентрапии и и подвижности р носителей от температуры подложки Тл длн нелегированных и легированных индием пленок Сйз, полученных дискретным испарением 11!01. Физические свойства тонких пленок !от концентрации, так и подвижности носителей [136]. Вследствие наличия вакансий серы такие пленки всегда обладают проводимостью п-типа, и их удельное сопротивление может варьировать в очень широких пределах, отличаясь до восьми порядков величины [136, 166).
Последующий отжиг пленок С65 на воздухе приводит к увеличению их удельного сопротивления примерно до 10' Ом см и появлению сильной фотопроводимости. Согласно измерениям, выполненным в лаборатории авторов [166), примерно через 1 мс после включения источника света интенсивностью 50 мВт/см' проводимость пленок возрастает в 10'...10' раз. В результате вакуумного отжига пленок их удельное сопротивление уменьшается до 1...10 Ом см, а также происходит гашение фотопроводимости, что свидетельствует об обратимости процессов хемосорбции и десорбции кислорода [136).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
