1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Зависимость удельного сопротивления пленок С65 от температуры отжига иллюстрирует рис. 3.17, а. Детальное экспериментальное исследование параметров процесса переноса электронов в пленках С65 проведено несколькими авторами [126, 136, !58, 167]. Ма и Бьюб [158) обнаружили осциллирующий характер изменения электропроводностн, концентрации носителей и их подвижности в зависимости от температуры осаждения пленок. Скорость охлаждения пленок [по окончании их роста) влияет на кинетику хемосорбции и поэтому сказывается также на процессе переноса электронов [158]. Квок и Сью [132), изучавшие пленки С65, получаемые методом пульверизации с последующим пи. ролизом, отмечают, что при увеличении их толщины, сопровож.
дающемся укрупнением зерен, темновая концентрация и подвижность носителей возрастают. На рис. 3.17, б приведены зависимости концентрации и подвижности носителей от толщины пленки при наличии и отсутствии освещения. Измерения эффекта Холла и термо-э.д.с. в освещенных образцах [!36, 168) показывают, что под действием света происходит изменение концентрации или подвижности носителей, а возможно, и обоих параметров одновременно. Какой из них изменяется в большей степени, зависит от относительного влияния свойств микроструктуры (размера зерен) и термообработки осажденной пленки [наличия хемосорбированного кислорода) на процесс протекания тока.
Согласно измерениям, диффузионная длина дырок в пленках, получаемых посредством пульверизации с последующим пиролизом, составляет 0,2...0,4 мкм [136]. Пленки С65 непосредственно после осаждения методом ионного распыления имеют высокое удельное сопротивление [145, 148, 162], которое достигает 10з Ом см. При совместном распылении СЮ и !п образуются пленки с удельным сопротивлением — 1 Ом см и подвижностью носителей, приблизительно равной 40 смз/[В с). Лихтенштейгером [169] получены легиро- Глава 3 16В 107 х 10 й с и Ю Д 1О' Е Д!02 10' 10ь о й 1О-' 1О' 1,о та з,г а,о а,з з,е о,а 1Озут(т К) а х \О 1О'а 1Оп 10'з 3,0 1,0 2,0 щ иаи а ванные пленки СЖ р-тнпа с подвижностью дырок 6...15смз/ [В с). Концентрация носителей в пленках СЮ, легированных индием (атомное содержание 1 о/0), согласно измерениям, составляет около 7 ° 1010 см-' [144).
Установлено, что в отличие от нелегнрованиых пленок СЮ, осаждаемых ионным распылением, удельное сопротивление пленок, содержащих легирующую примесь, слабо зависит от температуры подложки в процессе их нанесения [144). По электрическим свойствам пленки, получаемые посредством ионного распыления, аналогичны пленкам, создаваемым методом испарения. Пил и Меррэй [147[ для интерпретации результатов измерений проводимости в сильном электрическом поле привлекают эффект Пула — Френкеля. Согласно данным Хилла [148), в пленках СЮ, осаждаемых Рис.
3.!7. Температурные зависимости темноаого удельного сопротивления пленок Сбз, осажденных методом пульаеризапии с последующим пиролизом, при отжиге а вакууме и а атмосфере различных газов 1!36) (а). Точка А определяет удельное сопротивление пленок непосредстаенно после осаждения, кривая А  — изменение удельного соцротиаления пленок а процессе отжига а вакууме, кривая ВС вЂ” удельное сопротивление пленок, отожжеиных а вакууме или атмосфере инертных газов, измеренное при различных температурах, точка Р— измеренное при комнатной температуре удельное сопротивление пленок, отожженных а вакууме.
Зависимости подвижности р и концентрации и носителей от толщины И пленок Сбз, полученных посредством пульаеризации с последующим пиролизом 1(32) (б)1 Ь вЂ” при осаещении, Р— а темноте. Физические свойства тонких пленок 169 с помощью ионного распыления и обладающих высокой подвижностью носителей, диффузионная длина электронов равна — 1 мкм. Пленки СЮ, получаемые путем химического осаждения из раствора [154, 155], имеют проводимость п-типа, и их удельное сопротивление, составляющее 10'...!0' Ом см, после отжнга в вакууме уменьшается до 1...10 Ом см.
Это снижение удельного сопротивления, свойственное также пленкам, создаваемым методом пульверизации, связано с десорбцией кислорода. Последующий прогрев пленок на воздухе нли в атмосфере кислорода может привести к восстановлению исходных значений удельного сопротивления. Согласно экспериментальным данным Паваскара и др. [170], в освещенных образцах концентрация носителей приблизительно равна 10гк см — ', а их подвижность— 5 см'/(В с). В результате отжига на воздухе пленки, осажденные из раствора, приобретают высокую фоточувствительность [154]. Пленки СЮ, получаемые методом трафаретной печати [152], также обладают высокой фоточувствительностью, и отношение удельных сопротивлений при отсутствии и наличии освещения (при интенсивности излучения 100 мВт/см') составляет для них — 104.
Пленки СЮ, осаждаемые методом электрофореза [164], имеют удельное сопротивление в пределах 10'...10з Ом см. Для эпитаксиальных пленок Со5 характерна очень высокая подвижность носителей. Электрические свойства пленок СЖ, эпитаксиально осаждаемых на подложки из ОаАз при осуществлении химической транспортной реакции в квазизамкнутом объеме [151], в значительной степени зависят от условий их выращивания, причем наиболее существенно — от температуры подложки. При повышении температуры подложки концентрация носителей возрастает по экспоненциальному закону. При этом также увеличивается подвижность электронов.
Максимальное из полученных значений подвижности составляет 24! смз/ (В ° с). При вариациях температуры подложки удельное сопротивление пленок может изменяться от 10 ' до 1 Ом.см. Нелегированные эпитаксиальные пленки Сс!6, осаждаемые методом молекулярно-лучевой эпитаксни [149], обладают удельным сопротивлением 10з Ом см, которое экспоненцнально уменьшается при повышении температуры, и характеризуются энергией активации, равной 1,6 эВ. В пленках, легированных индием, концентрация носителей составляет 10'з см-', а их холловская подвижность — 65 смз/(В с). Эпитакснальные пленки Сд5, получаемые химическим методом из паровой фазы, непосредственно после осаждения имеют удельное сопротивление 1О...
100 Ом см. Отжиг пленок в атмосфере Нз или Аг прн температуре 400 'С приводит к снижению удельного сопротивления до значений 0,01...0,05 Ом см. Подвижность носителей в высокоомных пленках СЮ составляет 100...150 см'/(В с). Глава 3 1УО 0,5 кз ал гр м гг ав аз 0,55 ваз влз з,гз Л,ивм 3 Рнс.
3.18. Спектральные зависимости показателей преломления п [а) н поглопгення Гг [б) пленок С48, полученных вакуумным испарением прн трех различных температурах подложки [124]. 1 — комнатная температура; 2 — !40 'С; 3 — 180 С. 3.2.7.3 Оптические свойства Оптические свойства пленок Сс]8 существенно зависят от их микроструктуры и, следовательно, от условий осаждения.
При испарении С68 образуются гладкие зеркально отражающие пленки, однако по мере увеличения их толщины поверхностный рельеф становится более грубым и отражение излучения от толстых пленок носит в основном диффузный характер. Квая и Томлин 11241 провели измерения коэффициентов отражения и пропускания пленок, нанесенных методом испарения, и определили их оптические постоянные п и Й в интервале длин волн 0,25...2,0 мкм с учетом эффекта рассеяния излучения поверхностью.
Анализ полученных результатов (см. рис. 3.18) показывает, что поглощение света с энергией 2,42...2,82 эВ сопровождается прямыми оптическими переходами, а при энергиях, превышающих 2,82 эВ, возможны как прямые, так и непрямые переходы. Значения п и й зависят от температуры подложки в процессе осаждения пленки. При высокой температуре подложки, обеспечивающей рост крупных зерен, показатель преломления пленки приближается к значению, характерному для монокристаллического материала.
Пленки СЮ, создаваемые с помощью ионного распыления 11621, имеют область резкого изменения коэффициента пропускания при значении длины волны около 0,52 мкм, соответствующем ширине запрещенной зоны С68. В длинноволновой области спектра пленки обладают высокой прозрачностью. В пленках, получаемых методом пульверизации с последующим пиролизом 1134 — 136, 14Ц, ширина запрещенной зоны и спектральное положение края основной полосы поглощения не зависят от микроструктуры. Доля диффузно отраженного света и, следовательно, прозрачность пленок опреде- Гт! ФизиЧеские свойстве тонких пленок 50 70 50 ом Е 50 10 0,5 1,0 1,5 2,0 д, нкн Рис.
3.19. Спектральные зависимости коэффициента пропусканин пленок Сйз, осажденных методом пульверизации с последующим пиролизом при различных условинх [134, 14! ). 7 — Т, = 363 'С, и = 3,3 мкм; 2 — Т„= = 380'С, Н= 8,7 мкм; 3 — Т„= 280*С, и= 3,З мкм; 4 — Сй; 3= =1:14 Тп=З!7 С' 3 — Сй:3=1:12 То=3!7'С й — Сй:3= = 1: 1, Т„= 317 'С.
҄— температура подложки; й — толщина пленки; Сй; Б — отноше. ние концентраций атомов Сй и 3. ляются, как показано на рис. 3.19, их толщиной, температурой подложки и отношением концентраций Сд и Я. При увеличении толщины пленки преобладает диффузное отражение излучения, однако оно ослабляется у пленок, выращенных при повышенной температуре !благодаря увеличению размеров зерен и степени их ориентации).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
