Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
в табл. 2.4.1. Из рис. 2.4.5 и табл. 2.4.1. видно, что если энергия активации (0,2 эВ) от образца к образцу остается постоянной, то значения подвижности колеблются в широком интервале: от 5 • Ю-3 до 1см2/(В • с). Хотя хвосты плотности состояний в зоне проводимости видимо нечувствительны к условиям осаждения в тлеющем разряде, сама плотность состояний оказывается сильно чувствительной к этим условиям.
JU,CM2/fB-C) 10
Рис 2.4.5. Температурная зависимость дрейфовой подвижности электронов в нелегированных пленках ТР-а^ііі по данным I 121, 122, 1241
15 6 7
1000/Т(1/К)
71
Таблица 2.4.1. Дрейфовая подвижность электронов в а-ві.-Н, полученном методами тлеющего разряда и реактивного распыления
Метод Подвижность получе- при комнатной ния* температуре, см2/(Вс)
ТРПТ ВЧТР
ВЧТР
ТРПТ ВЧРР
0,02-0,05
0,03-0,1 0,07
0,005-0,1 1
0,06 0,06
0,8
0,4-0,6
0,006-0,05
0,07-0,15
0,001-0,05
0,1-0,5
Энергия
активации,
эВ
Диапазон
температур,
К
Материал
Источник
0,19 330-270" Слабо леги- f 138J
0,16 < 270 рованный,
0,13- -~0,16 < 330 J 'мипа [136|
0,19 320-250 Нелегиро- [121|
0,09 < 250 ванный
0,17- -0,19 320-250 То же [139|
0,08- -0,12 < 250
0,2 < 200 „ „ [122]
0,2 -250 [124]
0,13 < 315 Легирован- П$7]
ный «-типа
Нет св. Нелегиро-
ванный
" " То же [140]
0,3 < 250 »> ,) I 125 J
0,3 400-330 I 124 J
0,18 + 0,01 370-290 >, >> Ц26]
0,27 290-230
ТРПТ - тлеющий разряд на постоянном токе; ВЧТР - высокочастотный тлеющий разряд; ВЧРР - высокочастотное реактивное распыление.
Для тонких образцов (0,5 мкм) в сильных электрических полях наблюдается явление насыщения введенного заряда. Типичные кривые, описывающие это явление насыщения в двух различных образцах, получены путем интегрирования нестационарного фототока ' (рис. 2.4.6) [124]. Насыщение заряда, как и в случае кристаллических полупро-
Напряженность Внешнего поля, кВ/см
Рис. 2.4.6. Полевые зависимости введенного заряда для тонких (0,5 мкм) пленок TP-a-Si:H:
1 - 288 К, дт= 2,3-Ю-9 см2/В;
2 - 288 К, дт=6-10-9 см2/В;
3 - 204 К, дт = 2,4- 10"' см2/В
водников, наступает в тот момент, когда произведение ртЕ для инжектированных носителей становится сравнимым с межзлектродным расстоянием. Для того чтобы это случилось, необходимо как минимум, чтобы перенос носителей был недисперсионным. Как следует из приведенного, этому условию удовлетворяют комнатные температуры. Из данных рис. 2.4.4 следует, что даже при низких температурах, где в слабых полях перенос является дисперсионным, при повышении напряженности электрического поля характер переноса может стать недисперсионным. В этом случае можно применить простые выражения, справедливые для кристаллических полупроводников [141]. Выражение для введенного заряда, например, записывается в виде:
(2 (Е) = еЫр, (1 - Л) (щтЕ! (I) [ 1 - ехр (-цтЕ/ (I) ], (2.4.7)
где е — заряд электрона; Ыр1 — число фотонов, падающих за единицу времени на единицу площади; Я — коэффициент отражения; г\ — квантовый выход; с1 — межэлектродное расстояние. Подгоняя параметры уравнения (2.4.7) к кривым на рис. 2.4.6, получаем дт = (2,4-^т5)х х10~9 см2/В для комнатной температуры и дг = 2,3-10"9 см2/В для 204 К. Таким образом, величина дт от температуры, по-видимому, зависит мало. Принимая во внимание, что в исследуемых образцах при комнатной температуре д = 0,06 см2/(В-с), получаем время жизни т= 10-7+4-10-8 с.
Из известных авторам литературных источников следует, что перенос дырок в пленках ТР-а-81:Н является всегда дисперсионным. Это обусловлено высокой концентрацией глубоких дырочных ловушек вблизи потолка валентной зоны [142—143]. Энергия активации дрейфовой подвижности дырок изменяется согласно различным источникам от 0,32-0,35 [123., 138] до 0,55 эВ [123]. Подвижность изменяется также в широких пределах: от 1,5-10"5 до 610~4 см2/(В-с) [123, 138]. Исследование эффекта насыщения введенного заряда в зависимости от силы приложенного поля в солнечных элементах со структурой р+-п- п*1 оксиды индия—олова [144] показало, что при комнатных температурах произведение дт = 5 • 10~9-Н0~8 см2/В. Экспериментально показано [144], что в слабых полях время переключения при ин-жекции дырок не зависит от напряженности поля. Авторы настоящей статьи наблюдали такое же поведение дырок [145]. Слабая зависимость времени пролета от напряженности поля обусловлена тем, что нестационарный ток лимитируется здесь рекомбинацией. Это в свою очередь позволяет вычислить время жизни дырок, оказавшееся равным 10— 30 мкс.
Исследовалась температурная зависимость дисперсионного параметра для дырок [122]. Найдено, что величина аь практически прямо пропорциональна температуре, однако обе величины аа и схь в противовес теоретическим результатам [120, 135] по-прежнему не равны между собой. Противоречие обусловлено, по-видимому, несостоятельностью предположения об экспоненциальном характере распределения ловушек
73
72
по энергиям. В действительности же возможны и более сложные распределения с максимумом плотности ловушечных состояний, расположенным на 0,4 эВ выше потолка валентной зоны [142-147].
