Введение к работе
Актуальность темы. В современной ЗЛОКТрОКИКв ИНТЄНСИЕНО завиваются новые направления, такие как иіфокое Енедрение топ-опллночннх технологий, организация замкнутого цикла и ползал втоматпззция производства гатеїральннх приборов. Для решения тех технологических задач одним из подходящих полупроводнико-их. материалов явились пленки аморфного гидрогекизїфовашіого ремлия, откркпзкіідо. возможность его целенаправленного исполь-овзппл з практике современного приборостроения Ш. Наряду с ромнием в последнее время начали применять и другие аморфные атериали типа AIY и их сплавов. Производство электронлж прибоев на осново яморфгнх полупроводников характеризуется низкой
ОТер^аЛО- И ЭНерГОеМКОСТЬВ, беЗОТХОДПОСТЬП, Г-ОЗНОЖаОСТТ:Ю Еыпус-
a Е«преришмх лент практически неограниченной плоідзди. "се г-н-
Ч П'5р?ЧИСЛЄІіН!№ фЭКТОрМ Определили і~.'фі',ККИ ;ТірОНТ %'Х.-'\"і~г,^^.~\-Г щучого гидрированного кр-мнпя Ч ЙГО СПЛаВОЗ В ?2уп<]У.Т. ч пр;г-лздш:х це.пяд, таких как н-.точнчкч питання маломочнш («ЮО лк) ::кро электронных устройсіна?, в "малой" энергетике іфи пречоЗ олнечнсЛ радиации.
Нараду є СольапФ'л успехами в области создания г<кеекомфок-Ш'-нісї фотопреобрэс<о1"!ЗТ07'"'Г кз сснопз ачорфшк материалов, до оогсчаото I'pwHi* рад вопросов, связанных с технолоіней изгогев-'Ші'- шсуко^юточутзс~1апелъп'.к тонких слоев o-Sl:Jl к аго спалив, axis как a~SiC;H, а-ЛО?:Н п влризонншс р-і-п-структуршле фото-, рзобрззоватедоїї па их осноъе, но были реаоны. До cvx пор в дн-оратуро отсуствует Ш'їормзіїия об исследованиях влияния сильного сведения на структурну» сотку аморфного кремния, недостаточно лубоко изучено влияние процесса фотсиндуцированной перестройки а фотоэлектротеекке характеристики пленок и р-С-я-структурных отонреооразовстелей за основе c,Sl:ll.
В силу этих обстоятельств является актуальним комплексное сследовзние и вмявленйе взаимосвязи технологических параметров роцоссз роста пленки оморілого гч-рировонного.кремния, карбида р-3'шия и кремний- германия с кх оптичоскійш, электрический, фо-оулоктричоскимл и структурам! параметрами, исследования фото-локтричесіскх, электрических и структурних характеристик а-Ь"(:Я -—ті-структур, изучение процессов фотодеградации как в пленках, ok и в г>-->ї-стрГ''гуг,а:с.
Цель к<;їто,тя;с^ р''.'іот« состоит в:
' .'1:у:о:ик зсі.'*е:.іто!'Тв!! пл53''і:і-хпі.іи*:еск:и процессов, ігреис-
ходящих при осаздении пленок, аморфных гидрированных полупроБодаш ков (a-SlilI, a-SlC:li, a-SiGs:H) методом ВЧ-разложения в плазме тленцего разрада гидридов газових реагентов-ЗіЯ., СЯ., СеЯ., Я2;
-
Изучении влияния параметров технологического процесса (мощности ВЧ-разряда, скорости потока газа, давлении в реакционной камере и постоянного электрического смещения) на оптоэлек-трошше свойства и структурную сетку аморфных гадрированнш полу проводников (,a-Sl:H, a-SiC:ii, a-SlGe:H);
-
Исследовании процессов электронного переноса в обычных (a-Sl:fl, a-Sl^^jpe^H; х=0.57) и варизокных (a-Sl^^s^U; х=0 -г 0.57) слоях;
-
Создании гетеро-р-С-п-структур с буферными слоями и изучении особенности распределения профиля примесей;
-
Создании гетеро-р-і-п-структур с варизошшми слоями из Q-SlGe:H:
-
Теоретическом и экспериментальном исследовании процессов фотоиндуцировакнсй деградации в слоях и p-f-r.-етруктурнііх фото-преобразователях на основе a-Si:H.
Научная новизна диссертации состоит в том, что:
-
установлено, что параметром определящим качество пленю: (a-Si:tf, a-SlGe:U) может служить отношение интенсивности излучения нолекулярных SW и атомных На линий,- &=IlSlU]/ilHQ^, радіш лов плазмы тлеющего разряда;
-
впервые- показана возможность получения высокофотопроБО-дяазго бішарного сплава a-SlGe:H добавлением в исходную газовую сыесь StH. с GeH.,' разбавленного #2, фосфина (Р#3);
-
выявлена бозмозность управления проводимость», скоросты роста и структурой пленки a-St:ll и его сплавов, выращенных в диодной емкостной системе, приложением постоянного потенциала сые-йбнкя; . .
-
впервые создана p+(a-SC6':tf)-t(a-Sl:H)-7i+(a-S(:H)-reTepo структура 0 буферным слоем из t-a~Si:H, введенным между легированным р+- и высокофотопроБодящим і- областями и установлено об разование варизонного слоя a-SW:H в результате- диффузии углеро да в пористый буферный слой a-Si:ti.
-
впервые создана п*(a-Sl:ti)~in*(a-Si :ії)-гетероструктура с варюоЕной l-a-Sl^_apea;:U (х=0 + 0.57) 'оол:-.:тио и исследован уаханизм электронного токоперекооа в от-Л*. сц уктуре;
-
впервые создана p*(a-SiC:H)- L(a-ri:iP. iCaSi^^&^U)-n+(a-St;Н)-гегероструктура с варти:}; й ч. М^іТе :Н (.г-О+О.Ь
.частью, введенной между нелегированным высокофотопроводящим л легированным л+- слоями, приводящая к'повышению чувствитель-зти элемента в длиноволновой области;
7. полученп аналитические выражения для тока короткого заманил и напряжения начало участка насыщения фототока при фотоин-цированной деградации a-Si:H p-t-п-структур и проведено сопос-зление с экспериментальными данными;
Положения, вяноскмш на защиту,
-
качественные "собственные" слои a-Sf.yf получается при льших значениях K=IISIU}/IWQ) (Я > 10), а бинарные сплавы SlGe:U при малых К (К <0.3);
-
введение в исходную газовую смесь SIH. с Geli., разбавлен-го BCZ объемней доли Иг, FHj 0.05% объемного содержания приво-т к увелгчепкю фотопроводимости (о h) пленок a-SiCe:H от 5.1* ~6 до 3.5-ио"5 ом-1 см-1 (при Ш1.5, (85 мВт/см2)), при этом овень Ферит изменяется от 0.94 до 0.81 оВ.
-
введение буферного слоя кз l.-a-Sl:ll в р+-{-гс+- гетеро-j-уктуру между р+- л I-слоями, Енрященного разложением 10DZ SIB. и внеском давлении (0.5 Торр) приводит к повютению J от 10.о
12.3 мкА/см2, коэффициента заполнения от 0.5 до О.БЗ и нзпря-ния холостого хода от 0.60 до 0.63 В (освещенность 100 люкс).
4. введение вэркзонного с'лоя a-Sl^^Ge^H с ER от 1.70 t
05 эВ (1=0) до 1.30 і 0.05 эВ (2:=0.57) в №+(a-S.t:H)-f (a-Sf^,.
х :Ю-г/fa-S(:ft)-гетере структуру приводит к увеличению тока or—-, ниченного пространственным зарядом. Характерная для ТОПЗ зови-мость J и Vя в облзста напряжений V <» 0.5*1.0 В для всех струк-р выполняется, для неворизокнпх (1=0.57) п+--п+- структур п = О, для варизонннх с прткч смещением п=3.6 и с обратным смещаем д=1.3.
5. При облучении пленок a-Sl:H (в течение 45 минут и более)
нцентрироБашпім солпечяда светом интенсивностью более 400 кВт/
наблюдается уменьшение концентрации моноптдридных SI-R ком-!вксов, концентрация дигидридггах S{-ff2 комплексов пе изменяется, о свидетельствует о рззркво более сильных Sl-Н связей. При уве-чении интенсивности облучении до 600 кВт/м? происходит полное крушение пленки, о чем свидетельствует отсутствие пиков погло-ния валентних колебаний комплексов Sl-Н и Si-H2 связей в ИК ілісти спектра. ' -
6. достаточно длительнов (от нескольких до « 100 ч) возлеЯст-:е света интенсивностью более 1 кВт/мг a-Sl:H р--п-ф\>тоэлемев-
тов приводит к возникновению на В1Х линейного и квадратично суб-. линейного участков, переходящих при больших обратных смещениях на. участок насыщения фототока с напряжением начала его, возрастающим с повышением степени деградации п интенсивности-света, Tto связано с уменьшением дрейфовой длины фотогенерировзшшх носителей.
Практическая ценность работа определяется тем, что на основа проведенных комплексных исследований как технологии изготовления (из отечественного сырья SlH4,CK4,(7eH4,H2,B2{f6,PH3)t ток и электрических, фотоэлектрических, оптических я структурных свойств легированных (р- и п- типа) и нелегкровзнных аморфных гидрированных полупроводниковых пленок и структур показаны способы изготовления высококачественных пленок a-Sl:U, a-SlCiH и a-SlGo:ll и на основе этих материалов изготовлены высокоэффективные гетеро-р-І-п-структуртю фотопреобразоватоли, которые работоспособны В -условиях рассеянного («100 люкс) света.
Апробация результатов. Результаты работ, воаодших в диссертацию, докладывались на Всесоюзной конференции по фотопреобразо-вателям (Ашхабад, 1989 г.), на 2-международном научном семинаре "Многослойные, варизоннве, периодические полупроводниковые структуры и приборы на их основе" (Узбекистан, г. Нукус, 1993 г.), на семинарах и научных сессиях їизико-Технического института им. С.В.Стародубцева АН Узбекистана.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 7 работах, перечисленных в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,.выводов, содержит 155 страниц машинописного текста, вклвчащих 78 рисунков, 1 таблицу, а также список цитируемой литературы, содеряащип 137 наименования.
