Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Существенный интерес представляет гл. 3, посвященная теории и применению современных методов исследования аморфных полупроводников. Анализируются информативные возможности таких методов, как электронный парамагнитный и ядерный магнитный резонансы, оптически детектируемый магнитный резонанс, фотоакустическая спектроскопия, изотермическая нестационарная емкостная спектроскопия, метод исследования фотопроводимости с помощью видикона и пико-секундная спектроскопия. Особое внимание уделяется связи между дефектами структуры и атомами водорода и фтора. Методы магнитного резонанса позволяют получить интересную информацию относительно природы дефектов и механизма введения атомов Н и F, выявить рекомбинационные центры и процессы, участвующие в люминесценции a-Si: Н. Метод фотоакустической спектроскопии позволяет определить абсолютное значение коэффициента поглощения тонких пленок при энергиях, меньших ширины запрещенной зоны, без знания тепловых параметров пленки. С помощью изотермической нестационарной емкостной спектроскопии впервые определены энергетические и тем-
8
пературные зависимости сечений захвата электронов состояниями в запрещенной зоне a-S*i: Н. Изучение фотопроводимости методом видикона позволяет оценить основные параметры, влияющие на фотопроводимость: эффективность генерации носителей, пробег носителей, дрейфовую скорость. С помощью этого метода можно также эффективно определять и изучать распределение состояний в запрещенной зоне a-Si: Н.Наконец, метод пикосекундной нестационарной дифракционной спектроскопии внес определенную ясность в динамику возбужденных носителей в аморфных полупроводниках, в частности для процесса фото потемнения халькогенидного стекла As2S3, а также оптически освещенного a-Si: Н, полученного в тлеющем разряде.
Описанию новых сплавов на основе кремния, получаемых в тлеющем разряде, посвящена гл. 4. В ней обсуждаются электрические и оптические свойства пленок гидрогениэированных аморфных кремний-германиевых сплавов (a-SI!_xGex : Н) в связи с их применением в технологии солнечных элементов, светодатчиков. и тонкогшеночных транзисторов. Введение германия в пленки a-Si : Н позволяет управлять шириной запрещенной зоны этого материала. Описаны эксперименты по управлению типом проводимости a-Si!_XCX: Н. Показано, что в пленках a-Si^A _Х:Н, полученных иэ метана, также как и в пленках a-Si : Н, можно создать, необходимую концентрацию носителей заряда определенного типа и ис-' пользовать этот материал в качестве прозрачного р-слоя в р-/-и-струк-турных солнечных элементах на основе a-Si. Здесь же дан обзор достижений в области получения и приборного применения микрокристаллического гидрогенизированного кремния (мк-Si: Н). Описаны различные методы получения мк-Si : Н и подход к выбору оптимальных условий. Основное внимание уделено методу разложения в тлеющем разряде разбавленной силановой газовой смеси. Показано, что общей тенденцией изменения структуры пленок Si: Н, полученных разложением разбавленных газовых смесей на основе SiH4 в мощном высокочастотном тлеющем разряде, является их кристаллизация. Эта тенденция усиливается при осаждении легированных пленок. На основе данных о высокой эффективности преобразования энергии в солнечных элементах, содержащих «+-слой из мк-Si : Н, показаны возможности мк-Si : Н как нового перспективного материала электронного приборостроения. В заключительной статье гл. 4 описаны свойства пленок аморфных трех-компонентных сплавов SixN1:_x:H, полученных методом тлеющего разряда из газовой смеси SiH4 + NH3 + Н2. Показана возможность управления в a-SixNi^x : Н типом и концентрацией носителей заряда.
Гл. 5 посвящена солнечным элементам на основе аморфного кремния, результатам теоретического анализа их работы и конкретным разработкам некоторых видов преобразователей солнечной энергии. Рассматриваются вопросы оптимизации характеристик и предельных значений к.п.д. солнечных элементов на основе аморфного кремния с p-i-n-переходом, а также на основе гетеропереходов с использованием ряда новых аморфных сплавов (Sii„xCx, Sii_xNx и т.д.) или поликристаллических полупроводниковых материалов. Обосновывается роль качест-
ва тонких аморфных полупроводниковых пленок. Как для силовой промышленной энергетики, так и для бытовых нужд перспективно создание модульных структур. Анализируются причины снижения к.п.д. элементов. Показано, что оно обусловлено, главным образом, сопротивлением лицевого контакта. Интересными и перспективными являются разработки, посвященные новым аморфным полупроводниковым сплавам с регулируемой шириной запрещенной зоны. Интерес представляют исследования влияния материала подложки (нержавеющей стали, полиамидной пленки и т.д.) и морфологических особенностей ее поверхности на стабильность и уровень эксплуатационных параметров.
Все расширяющимся перспективам применения аморфного, поликристаллического кремния посвящена гл. 6, в которой рассмотрены экспериментальные достижения и теоретические разработки в области создания тонкопленочных полевых транзисторов на период до 1983 г. Наблюдаемые характеристики транзисторов на основе аморфного кремния качественно объясняются теорией, которая рассматривает непрерывное распределение состояний в запрещенной зоне аморфного кремния. Показано, что тонкопленочные транзисторы на основе как аморфного, так и поликристаллического кремния могут с успехом использоваться в плоскопанельных дисплеях большой площади. В гл. 6 описана также разработка тройного аморфного сплава 81-Се-В с проводимостью, превышающей проводимость легированного аморфного' кремния. Малая высота барьеров для дырок в контакте аморфный сплав/кремний позволяет успешно использовать его для создания высокочастотных диодов, с малыми потерями.
