Введение к работе
Актуальность темы. Профилированный поликремний, полученный методом Степанова, является перспективным материалом для производства фотопреобразователей. Однако его широкое применение сдергивается наличием в нем електричеоки активных границ зерен (ГЗ). При втом кроме практического интереса к межзерешшм границам, связанного о поиском возможностей их пассива1 'ля, они вызывают и чисто физический интерес, т.к. представляют уникальный тип "внутренней" поверхности раздела в полупроводнике, не контактирующей с инородными средами. Наблюдение на ГЗ большого спектра двух- и трехмерных еф35ектов мотет значительно расширить наше понимание физических явлений в полупроводниках в целом. Однако, несмотря на значительный объем литературных данных в втой области, ряд важнейших вопросов електроннії! индивидуальных ГЗ в полупроводниках, до сих пор оставался нерегеняш. К числу последних, по крайней мера применительно И германка а кремнию, «окно отнести следующие: недостаточное понимание природы пограничных состояний и, соответственно, особенностей протекнзм електронних процессов на ГЗ в полупроводниках; пе-изучоїшоеть взаимосвязи типа ГЗ (т.е. ее атомной структуры, ориентации и т.дь) и их олектрической активности; отсутствие четкой качественной й количественной коррвлящш мезду химической природой ГЗ я их оязкррзчвекой активностью.
Цельа.рзботи является изучение зернограничиой структуры про-няироватшХ кристаллов кремния (ПК), определение взаимосвязи между крпс?олдЬГ!рэ$зчески!,ш параметрами границ зерен и их электрической ак'пшиойгъв, а такта выяснение природа влияния ' електричеоки активных грзіїЗД зерен на токопэрепое в профилированном кремнии.
Для этего необходимо било решить следующие задачи:
-
Изучить особенности зернограничного ансамбля кристаллов ПК в эавпсЕМОСтп; о* методов и режимов их выращивания.
-
Исследозахь влияние некоторых технологических операций (послеростовая термообработка, лепфование различными приме оями и т.д.) на олекгрячоскио свойства кристаллов ПК;
У. Установить взаимосвязь мезду кристаллографическими параметрами спонтаїгяо зародившихся ГЗ и их электрической активностью по отношению к основным и неосновным носителям заряда;
4. Изучить влияние границ зерзн на токопереноо в ПК.
Научная новизна.
-
В кристаллах профилированного кремния установлено наличие трех типов зорен, существенно различающихся условиями образования, кристаллографическими параметрами, типом иетзвренних границ, а следовательно, и их вкладом в интегральные электрофизические свойства получаемых кристаллов.
-
Установлено взаимосвязь между кристаллографическими парь-метрами границ зерен и их електрическои активностью по отношению к основным и неосновным носителям заряда.
-
Предложена и обоснована феноменологическая модель электрической активности одиночних границ зерен в крупнозернистых полупроводниках .
-
Ьпервые исследован шшкотемперагурныя токопереноо черэз одиночные опонтаїшо зародившиеся границы зерен в кристаллах ПК. В результате установлены основные закономерности и механизмы влект-ропоренооа вдоль и поперек плоскооти электрически активних границ различного структурного совершенства, в том числе в области гелиевых температур.
-
Установлено, что пропускание ишульоов влектрического тока высокой плотности вдоль електричэоки активных границ зерен при температуре жидкого гелия приводит к отаигу пограничных дефектов к существенному понижению или полному уничтожению потенциального барьера ыа такой границе при одновременном сохранении высокой продольной проводимости.
-
Установлено, что траыопорт нооителей заряда вдоль плоскооти электрически активной IB ооутцеотвляетоя по двум каналси повышенной проводимости и характеризуется Б-образпой вольтампориой sa-рактериотикой.
-
Показано, что границы варан общего топа предотсояяпт ообоп естественную гатероотруктуру типа полупроводаик-иэталл (оглыюви-роздешшй по^;проводншО-пояупроводщік оо слогана! потевдвояышу рельефом.
Практическая ценнооты
Результаты исследовании, вшолнеыш в работа, нашш. практическое применение в НИК "Сатурн* ори разработка опытно- прешэлен-ной технологии производства фотопрообразоаателей ни оонова профилированного п^ликрешшя. Полученные результаты позволили сформулировать рекомендации и определить пути оптимизации свойств цатвраа-
ла и повышения эффективности фбтопреобраэователой из профилирован ного поликремния. Они могут быть также использованы при оптимизации свойств поликремния, полученного другими методами.
На защиту выносятся: 1. Особенности и взаимосвязь кристаллографической структуры и электрической активности спонтанно зародившихся границ зерен в кристаллаї профилированного кремния различных модификаций.
-
Энергетический спектр плотности пограничных состояний на спонтанно зародившихся границах зерен в кристаллах профилированного кремния.
-
Феноменологическая модель формирования электрической активности спонтанно зародившихся границ зерен по отношению к основным и неосновным носителям заряда.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались и об-оуздались на II Всесоюзной конференции "Структура и електрические свойства границ зерен в. металлах и полупроводниках" (Вороне», 1987 Г.),* на XII Всесоюзном совещании по получению профилированных кристаллов и изделий способом Степанова (Ленинград, 1988 г.)і на II Дальневосточной школэ-оешшаре по физике и химии твердого тела (Благовещенск, 1988г.)? на Всесоюзном семинаре "Внутренние границы раздела в материалах олвктротюй техники" (Черюголовкв, 1989 r.)j на II Международном симпозиуме по профилированным кристаллам (Будапешт, 1939)t ua XII Всесоюзной конференции по физике полупровод-шкюв (Kaon, 1990 г.)} из пвучно-техпической конференции "Перспективные материалы твердотельной электроника. Твердотельные преобразователи в автоматико и робототехнике" (Минок, 1990 r.)j на науч-по-техшпеокси ееьашарэ "Шумовые и дэградацаошшэ процесоы в полу-прозоднпкоаых пряборах" (Черноголовка, 1990 г.): пе VIII Общей конфэрэшеи И50 "Тепдешвш в фззюее" (Амстердам, 1990)» па Европейской конференция "Физика для Индустрия, Индустрия для Физики" (Краноз, 19Э1){ па Меядунородпоа еншозиутлэ об«ества нотврлолове-доэ США {Еоотоп, 1991).
Публикации. По тема даоозрт8ЩШ опубликована 22 работы. Результата работа всэла в 3 изучит отчета по НИР.
Структура я общ диссертации, Диссертация обстоят из введеная, пята глаз о эезшяенаен по каздой из них, выводов я crociu. литература. Работа ззяохеяа па 194 страницах, ввлячоя 45 рисунков, 6 таблиц и от '.сок литература из 119 наименовчяии.
