Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.
Скачать (прямая ссылка):
233
Рис. 6.11. Температурные зависимости холловской подвижности поликристалличе-ской пленки CdS, полученной методом термического испарения в вакууме, при трех значениях приложенного к пленке напряжения Ур
Рис. 6.12. Темновые температурные зависимости концентрации и подвижности электронов в поликристаллических пленках CdS, полученных методом пиролиза, после отжига в вакууме при 120°С в течение 18 ч. Для инициирования адсорбции кислорода пленки предварительно отжигались на воздухе при 100°С в течение 18 ч [Wu С., Bube R. Н.// J. Appl. Phys., 1974, vol. 45]
При высокотемпературном отжиге поликристаллических пленок CdS в различных средах резко изменяется удельное электрическое сопротивление (рис. 6.13). При больших удельных сопротивлениях пленок CdS, подвергшихся отжигу, наблюдают нестабильность при адсорбции кислорода; отожженные пленки с низким удельным сопротивлением (не более 1 Ом-см), наоборот, стабильны. Эффекты, наблюдаемые при высокотемпературном отжиге, можно объяснить, во-первых, уменьшением количества кислорода, адсорбированного на границах зерен; во-вторых, адсорбцией водорода на границах зерен, приводящей к аннигиляции поверхностных состояний на границах зереи (т. е. к пассивации разорванных связей); в-третьих, частичной рекристаллизацией зерен с увеличением их размера или отжигом дислокационных дефектов; в-четвертых, диффузией атомов S из объема кристаллита, приводящей к росту Nd (междоузельные атомы Cd и S являются донорами).
Влияние границ зерен на подвижность электронов в пленке Si, полученной термическим испарением в вакууме, показано на рис. 6.14, где приведена также зависимость удельного сопротивления, измеренного в плоскости, параллельной поверхности плеики Si, от концентрации носителей заряда. Только при высоких концентрациях подвижность носителей в зтих пленках приближается к значениям, характерным для массивных материалов. Холловская подвижность проходит через минимум (~ 1 см -В-1-с-1) при уровне легирования, немного превышающем 1018 см-3, при котором высота барьера V$ максимальна. Интересные результаты по изменению удельного сопротивления поликристаллических
234
Рис. 6.13. Влияние отжига в различных средах на электрические свойства пленок CdS: зависимости удельного сопротивления пленки CdS, осажденной методом термического испарения в вакууме при температуре подложки 300°С, от температуры отжига в среде Н2 (а); удельного сопротивления (б) и подвижности (при комнатной температуре) (в) пленок CdS от температуры отжнга в среде Н2 и на воздухе
Концентрация Концентрация Концентрация
легирования, см'3 легирования, см-3 легирования, см~3
Рис. 6.14. Зависимости холловской подвижности (а), удельного сопротивления (б) и концентрации носителей заряда (в) от концентрации легирующей примеси в пленках Si, выращенных методом химического осаждения из паровой фазы на подложках Si02 и легированных методом ионной имплантации с последующим отжигом при 1100°С. Толщина слоев 1 мкм, средний размер зерна по данным просвечивац>-щей электронной микроскопии 320 им. Все измерения проводились при комнатной температуре [Seto J. Y. W.// J. Appl. Phys., 1975, vol. 46]
235
Рис. 6.15. Зависимость подвижности электронов от их концентрации в нелегированных пленках л-InP, полученных путем химического осаждения из паров металлоорганических соединений на изолирующих подложках:
О - (100) GaAs.Cr; •- (111) GaAs:Сг; х данные для которых приведены на рис. 6.16
(100) InP:Fe; 1-3
Г, К
номера образцов,
Рис. 6.16, Температурная зависимость подвижности электронов в трех нелегированных пленках n-InP:
1—3 - номера образцов, результаты для которых приведены на рис. 6.15; 2' и 3' соответствуют подвижностям электронов при освещении
пленок GaAs (и - и р-типа), нолученных методом химического газофазного осаждения из металлоорганических соединений, содержатся в [Yang е.а„ 1980].
В большинстве рассмотренных до сих пор пленок размер зерен был мал и основное влияние на перенос носителей заряда оказывали границы, а не сам их объем. Аналогичные результаты, однако менее ярко выраженные, наблюдают даже в эпитаксиальных слоях, например в пленках п — InP, осажденных методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений на подложках GaAs и InP [Tsai, Bube, 1978]. Зависимость подвижности в этих пленках при комнатной температуре от концентрации свободных электронов показана на рис. 6.15. При значении концентрации около 3-1016 см-3 и выше подвижность растет, а при больших концентрациях — спадает с ростом концентрации свободных электронов. При высоких концентрациях преобладает механизм рассеяния на заряженных примесях и температурная зависимость подвижности совпадает с аналогичной зависимостью для монокристаллов. Однако при низких значениях концентраций свободных электронов, по-видимому, включается барьерный механим, причем высоты потенциальных барьеров в обедненной области вблизи них обратно пропорциональны концентрации электронов.
На рис. 6.16 показаны температурные зависимости подвижностей трех пленочных образцов, данные о которых измерены в широком диапазоне температур. Для двух из них показаны соответствующие зависимости при освещении. Подвижность электронов в монокристалле
