1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 39
Текст из файла (страница 39)
При увеличении температуры подложки образуются более крупные зерна, и при температуре 500 К пленки состоят из зерен размером около 0,5 мкм. Последующий отжиг пленок приводит к увеличению размеров зерен до ! мкм и более, При пониженной температуре подложки (350 К) в пленках в свободном виде присутствуют Сц и 1п. Дерни и др, [197] методом дискретного испарения наносили аморфные пленки Сц!пЬев на стеклянные подложки, температура которых составляла 77 К. Хорингом и др.
[189] методом дискретного испарения получены поликристаллические пленки с размером зерен около 0,1 мкм на подложках, нагретых до 450 'С. Качество пленок, осаждаемых методом ионного распыления [194], существенно зависит от размера частиц вещества, из которого изготовлена мишень. При распылении мелкозернистых мишеней образуются многофазные пленки с дефицитом Ве и избытком !п, тогда как при использовании крупнозернистых мишеней осаждаются пленки стехиометрического состава, которые, согласно результатам рентгеноструктурного анализа, имеют структуру сфалерита илн халькопирита.
Установлено, что температура подложки влияет на кристаллическую структуру и размер зерен пленок, но не оказывает воздействия на их состав. При ионном распылении крупнозернистых мишеней на подложках, имеющих низкую температуру (20 'С), образуются аморфные пленки. При температуре подложки 50...300 'С пленки кристаллизуются в структуре сфалерита. В температурном интервале 450...550 'С осаждаемые пленки имеют структуру халькопирита и состоят из ориентированных зерен. В пленках, получаемых при высокой температуре, размер зерен равен 1 мкм. Для нанесения высококачественных пленок методом пульверизации с последующим пиролизом температуру подложки необходимо поддерживать в пределах 250...450 'С. При температуре 350 'С пленки кристаллизуются в структуре сфалерита.
Как показывает анализ рентгенограмм, при температуре менее 250 'С степень кристаллизации пленок понижается, а при температуре выше 400 'С в составе пленок появляется вторая фаза. Г ° 3 134 и 1С" 1020 в е ы 1О' 1О.' 10" \со 10' Х 10' х 1С 1а-: 1ао с 10- р 'с 10-3 1О' а 1о а 20 За 40 массодая доля де,% Б 100 200 даа 400 сш т„, 'с Иедымочная Рис. 3.28. Зависимости концентрации носителей (а) и удельного сопротивления р (б) пленок Сн1пЗее, полученных вакуумным испарением при температуре подложки 250 *С, от избыточного содержания селена в испаряемом веществе [!93) для пленок л- и р-типов. Рис.
3.29. Зависимость удельного сопротивления р пленок Сц!пЗев, получаемых методом вакуумного испарения, от температуры подложки Тл при избыточной концентрации Зе в испаряемом веществе, равной 20 % 1193). 3.2.!0.2 Электрические свойства В тонких пленках Сц1п8ес преобладает рассеяние носителей на границах зерен, а тип носителей и их концентрация определяются в основном степенью отклонения состава от стехиометрического.
Избыточное количество Бе обусловливает проводимость р-типа, причем при повышении концентрации Бе удельная проводимость пленок увеличивается ]193, 195]. Пленки с недостаточным содержанием Бе имеют проводимость п-тнпа. Однако при высокочастотном ионном распылении 1194] пленки с дефицитом селена обладают проводимостью р-типа.
Казмерски и др. ]196] сообщали, что при испарении материала пленок из одного источника нанести пленки р-типа непосредственным путем не удается. Для получения пленок с дырочной проводимостью по завершении процесса осаждения осуществляют низкотемпературный отжиг в атмосфере Набе. Влияние избыточного количества Зе в испаряемом вешестве на концентрацию носителей и удельное сопротивление пленок [139] иллюстрирует рис. 3.28. Зависимость удельного сопротивления тех же пленок от темпе- 185 Физические свойства тонких пленок ратуры подложки приведена на рис.
3.29. В свежеосажденных пленках л-типа проводимости, получаемых вакуумным испарением при температуре 500 К, с подвижностью носителей (при комнатной температуре), равной 1...20 смв/(В.с), преобладает рассеяние носителей на границах зерен [196]. Для пленок, осажденных при более низкой температуре подложки (480 К), характерно дополнительное рассеяние на примесях. Отжиг пленок а-типа не приводит к изменению типа проводимости, однако благодаря увеличению размеров зерен подвижность носителей возрастает.
3.2.10.3 Оптические свойства В поликристаллических пленках Сц1п8ез, получаемых дискретным испарением, происходят прямые оптические переходы при ширине запрещенной зоны, равной (1,02-~-0,01) эВ [198]. Пленки, осаждаемые с помощью высокочастотного ионного распыления, имеют ширину запрещенной зоны 0,86...1,00 эВ [194]. В пленках, выращиваемых методом пульвернзацин с последующим пиролизом [199] на подложках, нагретых до 300... 400 'С, при энергии около 0,95 эВ наблюдается резкий край поглощения.
При температуре осаждения пленок 200 'С край поглощения размыт, тогда как у пленок, получаемых при 400 'С, спектральная зависимость коэффициента поглощения имеет резкий край. Данные, приведенные в табл. 3.2, позволяют сравнить свойства полупроводниковых пленок, осаждаемых различными методами. 3.3 Прозрачные проводящие оксиды Тонкие прозрачные проводящие оксидные пленки уже на протяжении многих лет успешно применяются в различных областях техники. Они служат нагревательными элементами в системах, предотвращающих обледенение и запотеванне стекол в самолетах; их наносят в качестве покрытий, уменьшающих статический электрический заряд, накапливающийся на панелях измерительных приборов; на их основе создают электрические контакты к жидким кристаллам, а также электрохромные и электролюминесцентные индикаторы для дисплеев.
Высокая отражательная способность в инфракрасной области в сочетании с хорошей прозрачностью в видимой области спектра позволяет использовать такие пленки в качестве тепловых зеркал. Возобновившийся в последние годы исследовательский интерес к пленкам такого типа связан с возможностью изготовления на их основе высокоэффективных стабильных солнечных элементов большой площади.
186 Глава 3 Таблпг(а 3.2. Типичные характеристики полупроводниковых пленок, Размер зерен, мкм Метод о с а ж де н и я Кристаллическая структура Тп, ец Материал 0,03 П, ориентация (110) -и (Г00>- (111) 600 ... 750 ХОПФ П 1...5 П, (1 П) ' плоскости подложки 0,5...5 ВИ ИР 800... 900 П, ориентация (111) )900 1О' П, ось текстуры (1!О) ПККП 1...5 П ОМИП 10' ЭЛО ! 2 П ЭГДО Низкая температура ВИ вЂ” вакуумное испарение, ГТΠ— газатранспартиое осаждение, ГТОКΠ— газотранспорт распыление, МЛЭ вЂ” молекулярно-лучевая эпнтаксия, Π— окунание, ОМИП вЂ” осаждение сение слоев поликристаллического кремния на керамические подложки, ПП вЂ” пульвери реакция замещения в твердой Фазе, ТП вЂ” трафаретная печать, ХОПМОС вЂ” лимичесное иэ паровой фазы, ЭГДΠ— электрогидродинамическое осаждевне, ЭЛΠ— электролитнче А — аморфная структура, П вЂ” поликристаллическая структура, Э вЂ” эпитаксиальный 187 Физические свойства тоикик пленок применяемых для изготовления тонкопленочных солвечных злеченгов Удельное сопротивление р, Ом см Концентрация электронов л или дырок р, см-' Подвижность носителей р, ему(В с) Литера- тура Примечания Направление ориентации зависит от температуры; тип проводимости и злектропроводность опрцделяются видом и концентрацией легирующей примеси [3, 7, 12.
13[ 1О [1О, 14[ Эпитаксиальный рост на рекристаллизованном металлургическом 5' при Тп =- .=- 1150 *С 1Озе 103 [17 — 20[ Нитевидные столбчатые зерна 0,3 3 1Π—" 10зо Аморфная структура при Тп ( < 800*С [2! — 24[ 16 10 !Отт... 10зз 256 Подложка из мул- ! [25 — 27[ лита [28, 29[ Подложка из муллита, столбчатые зерна [30[ Подложи а из Ай, Та, Мо или графита [ЗЦ При высоких Тн размер зерен 30 мкм нос осаждение в «вазизамкнутом обьеме, ДИ вЂ” дискретное испарение, ИР— ионное аа многократно используемые подложки, ОР— осаждеиие из раствора, ПККП вЂ” нанезгния с последующим пиролизом, ПРΠ— планариое реактивное осаждение.
РЗТФ— осаждение из паров металлорганическик соединений, ХОПФ вЂ” химическое осаждение свое осажденне, ЭОГС вЂ” эпитаксиальное осаждение методом горячил стенон» СЛОЙ. Тн — тЕМПЕРатУРа ИенаРнтЕЛЯ, Гп — тЕМПЕРатУРа ПОДЛОжкн !89 Физические свойства тонких пленок Продолжение Концентрация электронов и нлн дырок и. см-' Удельное сопротивление р, Ом.см Подвижность носителей (э, смн(В с] Литера- тура Примечания 10ээ [32 — 37! 10' 10', . 10э ! [4!! [41, 45, 46! 1... 10 !Оэ !Ов [63, 64! !Оэ...
!Ов [63, 65, 66! ( 20 ... 30 3 !Оы [68! 1О' 10-з... 1 5 !О'ь О,! ... 1 10" 54... 69 [67! 5 10гт... 5 10'э ! 1О"... 10э Гексагональная структура при Т„ равной комнатной температуре; зпитакснальный рост (000!) Сг(5е )! (0001) А!эОэ при Тп 580'С, С65е — Ое при Тп = 300 450пС Эпитаксиальный [38 — 40! рост (0001) С65е !! (000!) А(тОч при Тп > 400 С Высокая фотопро- водимость Кубическая структура при Тп, равной комнатной темпера- туре При использовании двух мишеней из Сб и СбТе при Тп яи 20 'С образуется гексагональная структура, при Тп ян 350 'С вЂ” ку- бическая Эпитаксиальный [63, рост на монокрис- 70 — 72! таллическом СдТе 1 ( [73, 74) Глава 3 Метод осаждении Кристаллическая структура Размер зерен, мкм Материал ви П 225 П, разориентированные зерна ХОПФ ХОПМОС 500 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
