Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последнее время получило развитие новая концепция полупроводникового аморфного материала, позволившая широко использовать его в практике' современного приборостроения [1*1. Суть этой концепции состоит в гидрогенизации .аморфного материала, что обеспечивает такую форму аморфизации, когда отсуствует трансляционная симметрия в решетке, но при этом нет оборванных связей между атомами. Такая форма воздействия на валентную связь позволила управляемо легировать аморфный полупроводник донорныш и акцепторными примесями, что невозможно осуществить в обычных аморфных материалах. Первый полупроводниковый материал, в котором специально введен водород, "залечивающий" оборванные связи, были пленки аморфного кремния. Как известно,' кремний - основа современной твердотельной электроники и это определило широкий фронт исследований гидрированного аморфного кремния в научных и прикладных целях. Высокое значение коэффициента поглощения излучения видимой "области спектра, возможность низкотемпературного получения больших поверхностей на нео-риеятируемых подлохках и др.' отличительные свойства, позволили к настоящему времени считать его наиболее перспективным в качестве материала для фотоэлементов.
Фотоэлементы на основе аморфного гидрированного кремния используются как источники питания в микроэлектронных устройствах (например, микрокалькуляторы), работоспособных в условиях низкой («IOO ж.) освещенности, а также э "малой" энергетике при прямой солнечной радиации. Эта область на западе развивается настолько быстро, что промышленные разработки появляются раньше, чем опуб- ' ликовываэтся результата научных исследований. Наряду с этим, до начала настоящей работы ряд вопросов, связанных с технологией изготовления и физикой процесса фотопреобразсвания не были решены.
В силу этих обстоятельств является актуальным комплексное исследование и изучение взаимосвязи технологических параметров процесса роста пленки аморфного гидрированного кремния с их физическими параметрами.
Цель настоящей диссертации состоит в :
I. углублешіи-физико-технологической ОСНОВЫ ИЗГ0ТОВЛЄНИЯ "собственных" и легированных слоев аморфного кремния и карбида кремния из отечественного сырья ( Б1Н4, СН4, BgHg, РН3 ),
-
создании гетеро- и вариз'онных .p-1-n- структур в качестве фотопреобразователей, работоспособных при низких освещенностях,
-
построении энергетической зонной диаграммы исследуемых структур,
-
определении природы фототока и особенностей фотоэлектрического эффекта, связанного с дрейфом неосновных носителей в p-i-n- структурах,
-
теоретическом.и экспериментальном исследовании фототока от длины волны возбуждаемого света-для определения кинетических и рекомбинационных микропараметров в слоях. .
Научная новизна диссертации состоит в том, что :
-
показано влияние остаточного кислорода в реакционной ка- мере на электрические, оптические и фотоэлектрические параметры "собственных" слоев аморфного кремния, выраженных высокочастотным разложением 100 Ж моносилана, состоящее в увеличении щели подвижности и уменьшении (Ц1)п р с ростом содержания. 02;
-
выявлена роль неосновных носителей (дырок) в процессе переноса тока в p-i-n- a-Si:H структурах, область напряжений и ' температур в которых генерационЕО-рекомбинационные токи являются доминирующими;
3..построена энергетическая зонная диаграмма p(a-SlC:H,B>-
l(a-Sl:H)-n(a-Sl:H,P) -гетероструктуры; .
-
.изготовлены и исследованы p(a-SIC:H,B)-l(a-Si1_rC3l.:H)-I(a-SI:H)-n(a-Sl:H,P) структуры с варизонной областью между p(a-SlC:H,B)- и I(a-S1:H)- областями, позволяшие улучшить ко»ф- фициект собирания неосновных носителей;
-
в рамках модели переменного транспорта неосновных носителей получены аналитические выражения для фототока при сильном и слабом поглощении света, позволившие совместно с экспериментальным!» характеристиками определи!ъ (цт)п р- произведение подвижности на Бремя жизни и S _ „- эффективные скорости рекомбинации для электронов и дырок.
Приведенные результаты составляют существо основных научных
положений,- выдвигаемых на защиту.
Практическая ценность работы определяется тем, что-на основе проведенных исследовании, позволивших раскрыть влияние параметров технологического процесса выращивания на электрические, оптические и фотоэлектрические характеристики слоев и структур, изготовленных из IOO % моносилана ,; метана и легирующих газов (I % B2Hg . и РНо в аргоне), изготовлены высокоэффективные гетеро- и вари-зонные р-1-п- структуры, эффективно работоспособные в условиях слабых ( « 100 лк. ) освещенностях. Технологический процесс изготовления таких фотоэлементов передан в отраслевые предприятия.
Апробация работы. Результаты работ, вошедших в диссертацию, докладывались на 8-ой международной конференции "Некристаллические полупроводники-89" ( СССР, Ужгород, 1989 ), на Всесоюзной конференции по фотопреобразователям (Ашхабад, 1989), 1-ой Всесоюзной конференции "Фотоэлектрические процессы в полупроводниках" (Ташкент, 1989), Всесоюзном семинаре по некристаллическим полупроводникам (Ленинград, ЛФТИ им.Иоффе, 1989), Всесоюзном семинаре "Аморфные гидрированные полупроводники и их применение" (Ленинград, 1991), 2-ой Всесоюзной конференции "Фотоэлектрические процессы в полупроводниках" (Ашхабад, 1991), а такае сешшарах и научных сессиях Физико - технического института гал. С.В.Стародубцева АН Республики Узбекистан.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в її работах, включающих статьи в отечественных и зарубежных журналах, перечисленных в конце автореферата. ';'.-.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, .пяти глав, выводов, содержит 169 страниц машинописного, текста, включающих 48 рисунков,'6 таблиц,'а таклже сгаюок. цитируемой -літератури, содержащий 109 "наименований.
