Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Пленки а-Б1:Н, полученные реактивным распылением
Характерной чертой электронного и дырочного переноса в РР-а-БкН является его дисперсионность в широком интервале температур, при которых возможны надежные измерения [124—125]. В работе [126] напротив, отмечена недисперсионность электронного переноса. Дисперсионный характер переноса в РР-а-БкН объясняется высокой концентрацией в этом материале ловушек носителей заряда. В работах [124— 125] измерена температурная зависимость дисперсионного параметра для электронов. Результаты, полученные в пленках РР-а-БкН, показаны на рис. 2.4.7. Согласно экспериментальным наблюдениям [125], величина лишь немного больше аа , а их температурная зависимость хорошо аппроксимируется выражением а = Т\Та. Богее точной аппроксимацией оказывается выражение а = Т/Т0 + С, где С - постоянная, отрицательная по величине. В работе [125] зарегистрировано также заметное отличие величины от аь или аа . Авторы [124] получили для высоких температур неравенство аа >ай, причем обнаружили, что при температурах, выше 300 К, величина аь становится температурив независимой. Таким образом, заметное несоответствие между экспериментальными наблюдениями и теорией [120, 135] здесь также обусловлено некорректностью упрощающих допущений, касающихся распределения ловушек по энергиям и сечений захвата носителей. Как впервые замечено в [125], плотность состояний может спадать по направлению к середине запрещенной зоны медленнее, чем по экспоненциальному закону. Такое поведение хвоста плотности состояний и может быть причиной расхождения теории и эксперимента.
Более того, авторы [125] на основе разработанной ими теории [135] проанализировали экспериментальные данные по температурной зависимости подвижности электронов. Найдено, что даже для РР-а-БкН
1,6 1,2
» 0,8 0,«
\- Усредненное значение
[125]
7«!
о ° _I
100
200
300
400 Г, К
Рис. 2.4.7. Температурная зависимость дисперсионных параметров электронного переноса в пленках РР-а^кН
74
значение подвижности для электронов на краю зоны Ро не должно быть меньше 20—24 см2 / (В • с). Это значение превышает экспериментально наблюдаемые величины подвижности в пленках ТР-а-БкН (13 см2/(В-с) [122]). ..
Опубликованы данные о недисперсионном электронном переносе в пленках РР-а-81:Н [126]. Наблюдалисть также такие же особенности электронного переноса в ТР-а-БкН. Результаты работы [126] сводятся к следующему, при температурах выше комнатной электронный перенос в пленках РР-а-51:Н носит недисперсионный характер, а при более низких температурах — дисперсионный, температурные зависимости дисперсионных параметров аь и аа различны, а подвижность электронов вопреки теоретическим предсказаниям [120, 135], от напряженности электрического поля не зависит.
В экспериментальной работе [124] получено значение энергии активации подвижности электронов при низких температурах, равное 0,3 эВ. Близкие по величине, но зависящие от напряженности электрического поля значения 0,28-0,33 эВ получены в работе [125]. Эти значения превышают энергию активации подвижности в образцах, полученных методом тлеющего разряда (см. табл. 2.4.1). Авторы [126] для дисперсионного переноса получили близкую (0,27 эВ), а для недисперсионного переноса несколько меньшую (0,18±0,01 эВ) величины энергии активации.
Значения подвижности электронов в РР-а-51:Н при юомнатной температуре, опубликованные [124] (1 • 10~3-5 ¦ 10"2 см2/(В-с), [125] (0,1см2/(В-с) и [126] (0,1-0,5см2/(В с), сведены в табл. 2.4.2. Значения подвижности дырок при комнатной температуре, полученные в
Таблица 2.4.2. Дрейфовая подвижность дырок в а-8г:Н, полученном методами тлеющего разряда н реактивного распыления
Метод Подвижность Энергия Диапазон Материал Источник
получе- при комнатной активации, температур,
ния* температуре, эВ К
см2/(В- с)
ТРПТ (5-6) 10"" (5-6) 10"4 ВЧТР 1,5-10-*
2-10-5-2-Ю" ВЧРР (2-4) Ю-5
ю-3 ю-3
0,35 330-240
0,26 < 240
0,3 380-260
0,35-0,54 380-260
0,2 400-300
0,32 370-240
0,4 370-280
р-типа 1138]
" " [138|
Нелегирован- [ 1231 ный
Компенсированный
Нелегирован- [ 124 ] ный
'Тоже | 122[
» " [126]
* ТРПТ - тлеющий разряд на постоянном токе; ВЧТГ - высокочастотный тлеющий разряд; ВЧРР - высокочастотное реактивное распыление.
75
работах [124] [ (2-4) • КГ5см2/(В-с)], [126] (1 • 10"3cm2/(В-с)] по порядку величины сравнимы со значением, полученным для TP-a-Si:H в [123] [ (2—5) 105см2/(Вс)). Опубликованные значения энергии активации подвижности дырок составляет 0,2 [124], 0,4 [126] и 0,45 эВ [123] (табл. 2.4.2). Совпадение значений подвижности при дисперсионном переносе дырок в пленках TP-a-Si:H [123] и PP-a-Si.H [124] свидетельствует о том, что процесс гидрогенизации a-Si не приводит к однозначному снижению плотности локализованных состояний вблизи потолка валентной зоны, а обусловливает существование сильных флуктуации концентрации водорода. Влияние таких флуктуации на свойства переноса в a-Si:H обсуждается в следующем разделе.
2.4.4. Флуктуации состава н их влияние на электронный перенос в a-Si:H
