Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
и может быть рассчитана из известных экспериментальных значений обратного коэффициента крутизны Г для кривой хвоста Урбаха, определяемой выражениями (2.2.9)-(2.2.11). В А5283, например, экспериментально определенное значение Г составляет ~0,05 эВ [32], так что рассчитанная по уравнению (2.2.12) величина максимального сдвига составляет ~0,2 эВ. Экспериментально наблюдаемые величины энергетического сдвига края собственного поглощения находятся в полном согласии с расчетным значением. Для большинства аморфных полупро-
47
водников экспериментальные величины наблюдаемых сдвигов составляют ~0,12 зВ [70].
Увеличение при облучении доли антипараллельной компоненты флуктуации потенциала может быть обусловлено следующими причинами. При фотостимулированной генерации злектронно-дырочной пары, происходящей, по-видимому, в одном структурном узле, происходит локальное статическое искажение решетки вблизи возникших электрона и дырки. Эти искажения препятствуют рекомбинации вновь образовавшейся злектронно-дырочной пары и приводят к локальному повышению потолка валентной зоны и снижению дна зоны проводимости, что, согласно данным рис. 2.2.4, соответствует случаю антипараллельных флуктуации потенциала. Так как в аморфных полупроводниках процесс формирования структурной сетки совершенно случаен, то возникшие статические искажения могут стабилизироваться и существовать даже после рекомбинации возникшей электронно-дырочной пары [70]. Наряду с этим "прямым" процессом усиления антипараллельной компоненты флуктуации потенциала в материале равноправно протекает и "обратный" процесс, заключающийся в медленном изменении метастабильных антипараллельных флуктуации и в постепенном формировании параллельных флуктуации при непрерывном освещении образца.
Кинетическая теория прямого и обратного процессов построена одним из авторов [76]. Показано, что расчетные зависимости края собственного поглощения в фотозатемненных материалах от интенсивности света и температуры находятся в хорошем качественном согласии с экспериментальными результатами, полученными недавно Кимурой и др. Более того, было показано, что термический возврат фотоструктурных изменений, наблюдаемый при температурах выше точки перехода в стеклообразное состояние, в рамках этой теории также находит разумное объяснение.
2.3. СТРУКТУРА СВЯЗЕЙ В СЕТКАХ a-Si
Й.Катайама, Т.Шимада (Yoshifumi Katayafna, Toshikaru Shimada. Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd)
Дан обзор проведенных недавно в Японии исследований структуры связей в аморфном кремннн a-Si н родственных материалах. Результаты этих исследований проливают свет на локальные особенности структуры сеток a-Si, такие как координационное число атомов в a-Si: Н, a-Si^Ge, _х : Н, атомная структура a-SijtC, х : Н, a-Si: F, структурные позиции накопленных в a-Si: Н атомов инертных газов. Обсуждаются также попытки создания теории влияния взаимодействия отдаленных один от другого атомов на структуру связей в аморфных полупроводниках.
48
2.3.1. Цели и задачи пассивации в a-Si свободных связей
После того как авторы [77] продемонстрировали для гидрогенизированного аморфного кремния (a-Si: Н) эффект легирования прнмесямн замещения этот материал интенсивно исследуется на предмет его использования как в фотопро-водящих приборах, так и в приборах, вырабатывающих фото-э.д.с. [78]. Для того чтобы характеристики этих приборов соответствовали промышленному уровню, необходимо решить задачу получения аморфных полупроводников с заданными оптическими и электрическими свойствами. В связи с этим класс аморфных полупроводников не ограничивается гидрогенизнрованными твердыми растворами элементов только IV группы [79-86] (a-SixC, _х : Н, a-SixGe, _х : Н, а-Сд-Ge, х: Н и т.д.), но распространяется и на гидрогенизированные твердые растворы таких элементов, как a-SijcN, х : Н [87], гидрогенизированные пник-тиды (88 ] и другие. Интенсивно изучается также аморфный кремний, полученный осаждением из газовой фазы с/или без последующей его гидрогенизации. Таким образом, семейство материалов, родственных аморфному кремнию, постоянно расширяется. Это в свою очередь обусловливает острую необходимость в различных исследованиях структуры связей в сегках аморфного кремния. В дополнение к таким исследованиям для повышения термической и химической стабильности материалов путем пассивации в ннх свободных связей предпринимаются попытки использования вместо/илн вместе с атомами водорода атомов галогена [89-93]. Эти поисковые работы ставят новую задачу - проблему структуры связей атомов-пассиваторов с сеткой матрицы.
Обстоятельством, диктующим необходимость исследований структуры связей, является также возрастающий интерес к микрокристаллическим пленкам кремния (мк-Si) и к пленкам из смесей a-Si и мк-Si [94-99]. В этом случае ожидают получить высокую подвижность носителей в кристаллической и большой коэффициент оптического поглощения в аморфной частях смеси. Такая микроскопическая гетерогенная система ставит новые вопросы перед теорией структуры связей, например: что собой представляет микрокристаллическая часть смесн? Совпадает ли полностью аморфная часть смесн a-Si Н? Что собой представляют границы фаз?
