Введение к работе
з
Актуальность темы. В настоящее время аморфный идрированный кремний (a-Sl:H) уже используется для создания яда электронных приборов. Тем не менее, интерес к его изучению э ослабевает, и в физике гидрированных аморфных олупроводников его рассматривают как модельный материал. При том изучение влияния дефектов на электронные свойства a-Sl:H внимает важное место в ряду как фундаментальных, так и рикладных проблем.
Известно, что дефекты (оборванные Si-Si связи) образуются ак в процессах осаждения пленок и их легирования электрически ктивными примесями, так и три внешних воздействиях на уже зажденные пленки (тершиеских воздействиях, инжекции носителей эряда, облучении интенсивным светом, ионами, электронами).
Ранее было установлено, что образование дефектов в эоцессе осаждения пленок a-Sl:H при изменении параметров этого эоцесса (температуры осаждения и др.) сопровождается сдвигами эовня Ферми (Єу). Этот эффект был назван псевдолегированием I], однако, он не имеет однозначной интерпретации, їйствительно, увеличение плотности фотоиндуцирсванных )фектов, как известно, приводит к сдвигам уровня Ферми в ютив'оположном направлении: к середине щели подвижности. >этому были необходимы дальнейшие исследования ;евдолегированного a-Sl:H, подвергнутого различным >здействиям (легированию и др.,.
Цель работы. На основании вышеизложенного, в задачу істоящей работы входило исследование влияния дефектов на іектрошше параметры a-Sl:H, "" когда дефекты специально здавались как в процессе осаздония пленок, так и различными годами воздействия на эти пленки: отжигом, ионной
имплантацией бора, ионной имплантацией кремния.
Анализ полученных результатов, с одной стороны, должен был способствовать лучшему пониманию эффекта пиевдолегирования a- S1:H. С другой стороны, ожидалось расширение ранеэ имеющейся информации о влиянии внешних воздействий на электронные параметры a-Sl:H: положение уровня Ферми в щели подвижности, темновую и фотопроводимость, плотность дефектов, энергию Урбаха.
Научная новизна работы состоит в том, что в результате проведенных исследований:
-
Показано, что рост плотности дефектов, образующихся в процессе осаждения пленки a-Si:H, приводит к сдвигам уровня Ферми от середины щели подвижности, как это происходит при специальном ..агировании фосфором или бором.
-
Впервые определены плотность дефектов и параметр Урбаха в приповерхностной области пленок псевдолегированного a-Si:H и установлена их корреляция с "объемным" уровнем Ферми и распределением водорода по толщине пленок.
' 3. Впервые применена имвлантация ионов S1 как метод создания дефектов в пленках a-SI:H. Установлено, что несмотря на сильное разупорядочение структуры, при отсутствии разрывов связей Sl-Н предельная плотность индуцированных дефектов порядка Ю17см_3.
4. Показано, что образование дефектов при откиге псевдолегированного a-Si:H или имплантации в него ионов S1 приводит к изменениям положения уровня Ферми и фотопровсдамости, аналогичным тем, которые наблюдаются" при образовании фотоиндуцированных дефектов.
Практическая значимость работы:
I. Получены новые данные о влиянии внешних воздействий на
фотоэлектрические свойства a-Si:K, представляющие интерес для ' оценки стабильности материала.
-
Показано, что полученный в неоптимальных условиях a-Sl:H можно "перевести" в "собственный" материал приборного качества с помощью имплантации бора.
-
Получена информация о поверхностной плотности дефектов в пленках псевдолегированного a-Sl:H, представляющая интерес с точки зрения создания приборных структур на его основе.
Положения, выносимые на защиту:
1. При равных величинах плотности дефектов, образующихся в
процессе осаждения пленок, псевдолегированный a-Si:H находится
в одном из двух состояний: с различными положениями уровня
Ферми и различными величинами фотопроводимости.
2. Отжиг псевдолегированных пленок a-Sl:H при
температурах, превышающих температуру их осаждения Т3=300С, но
при условии постоянства содержания водорода, прішодит к сдвигам
уровня Ферми в направлении середины щели подвижности. По
сравнению с неотожженным a-Sl:H, при E.-e^const плотность
дефектов возрастает, а фотопроводимость падает, как в случае
образования фотоиндуцированных дефектов.
-
Имплантация ионов борэ в пленки псевдолегированного a-Si:H обеспечивает получение "собственного" материала, имеющего энергию активации темновой проводимости ДЕ^Е /2, а также соответствующие величины плотности дефектов и фотопроводимости.
-
Имплантация ионов кремния в пленки псевдолегированного a-Sl:H вызывает рост плотности дефектов и параметра Урбахз, падение фотопроводимости и сдвиги уровня Ферми в направлении середины щели подвижности. Продельная плотность дефектов составляет ~101Гсм'"\ как н случ.-ю обп.чз'-ьгшия
фотоиндуцированных дефектов.
5. Направления сдвигов уровня Ферми при образовании дефектов в a-Si:H коррелируют с изменениями их зарядовых состояний.
Апробация работы. Основные результаты настоящей работы докладывались на EMHS 1995 Spring Meeting, Страсбург, Франция; на 1-й Республиканской конференции молодых физиков по "Твердотельной электронике" (г.Наманган, Узбекистан 1994 г.), а также на семинарах Лаборатории физики полупроводниковых приборов ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав" и заключения, содержит 161 страницу, включая 77 рисунков. Список цитируемой литературы состоит из 118 наименований.
