Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Анализ фото тока
Фототок мишени можно разбить на три участка в соответствии со степенной зависимостью от приложенного напряжения (рис. 3.5.2)
1. Высокое напряжение (область насыщения, /~Р°). В области высокого напряжения, когда дрейф цтЕ носителей намного превышает толщину пленки й, фототок определяется числом электронно-дырочных пар, генерируемых в фотоприемнике, и не зависит от приложенного напряжения. Следовательно, если известно число поглощенных в фотопроводнике фотонов, то можно оценить эффективность генерации носителей Т).
136
Рис. 3.5.2. Идеальная фотоВАХ мишени: / - верхний предел фототока! определяемый подлетными свойствами электронного луча; 2 - нижний предел - темновой ток мишени; 3 - фототок (на каждом из трех участков кривой процесс переноса носителей различным образом зависит от поля); штриховые кривые -ВАХ при пониженной температуре
2. Промежуточное напряжение (область, лимитируемая пробегом и; ]-Vх). Фототок ограничен пробегом носителей (произведением дт), он определяется глубокими состояниями. Если пробег носителей достаточно велик, то эта область не возникает.
3. Низкое напряжение (область, ограничиваемая пространственным зарядом; ]—Vх 11а). Фототок регулируется многочисленными актами захвата, т.е. дрейфовой подвижностью д. Таким образом, он содержит информацию о мелких ловушках. Параметр а является параметром дисперсии [118-119]. При гауссовом распределении переносимых носителей (а = 1) ток сводится к единственной величине тока, ограниченного пространственным зарядом J —V2 (1~ъ [ 120]. Ширина состояния экспоненциального хвоста, характеристическая температура Тс могут быть рассчитаны из температурной зависимости фотопроводимости (следовательно, д) в этой области.
Одна из наиболее существенных особенностей метода измерения фотопроводимости в режиме видикона заключается в возможности раздельной оценки основных параметров, определяющих фотопроводимость, т.е. Т7, д, т.
3.5.4. Фотопроводимость а-Бг.Н, измеренная методом видикона
Здесь приводится ряд примеров измерения фотопроводимости а-БкН, полученного в тлеющем разряде, с помощью метода видикона согласно классификации, представленной в разделе 3.5.3. Все мишени имели блокирующий дырки слой типа II. Площадь сканирования электронным лучом равнялась 12,1X9,6 мм2.
137
Область насыщения
При использовании a-Si:H в фотоэлектрических приборах эффективность генерации носителей и ее полевая зависимость играют существенную роль, поскольку они сильно влияют на эффективность преобразования энергии и остаточное напряжение электрофотографического приемника [121-124]. Измерения первичного фототока в области насыщения проливают свет на эту проблему.
На рис. 3.5.3 показаны фотоВАХ трех мишеней a-Si : Н с различными толщинами пленки. Фотопроводшк был слабо легирован бором (B2H6/SiH4 = 6- 1015 см-3) для увеличения пробега дырок. Свет (монохроматический, X = 450 нм) сильно поглощался, следовательно, наблюдались только те дырки, которые двигались вдоль мишеней. ВАХ для каждой мишени состоят из области, ограниченной пространственным зарядом, и области насыщения. Поскольку область, ограниченная пробегом, отсутствует, пробег дырок с наступлением насыщения точно оценить нельзя. Однако наступление насыщения с увеличением d сдвигается в сторону более высоких напряжений. На ток, ограниченный пространственным
ЛДДД Д^^соооо
• о • о
д «о • о
1 • oj
д / о
1 ги-
Напряжение мишени, В
100
100
10
a-S\:H(S-70J 2,8 м км
одо :й25нм •¦700НМ <f\
Т=295К
165а
1,3- Ю'г
Г
*»• - - А/ЛЛ
в^д^^ййА 2,3-10 "
Жіемнавай ^ так
-L
ю 100
Напряжение мишени, в
Г''б'VnT?OTLBAX С-</=--'мкм - 4-
1
зарядом в случае мишени с d = 2,0 мкм, возможно, влияют подлетные характеристики луча.
Фототок в области насыщения остается постоянным при различных толщинах мишени и определяется интенсивностью света. Эффективность генерации носителей r? не зависит от поля. Она очень близка к единице при рассмотрении отражения света от поверхности стеклянной подложки и поглощения в прозрачном контакте. В области насыщения фототок линейно возрастает с интенсивностью света, как показано на рис. 3.5.4.
На рис. 3.5.5 показана спектральная фотохарактеристика мишеней a-Si: Н с различными толщинами блокирующего дырки слоя. Напряжение
Рис. 3.5.5. Спектральная фотохарактеристика a-Si.H-мишеней при различных толщинах слоя блокирующего дырки. Усиление фотопроводимости определяется в виде отношения плотности фототока к падающему фотонному потоку. Представлен также коэффициент оптического поглощения а для пленки a-Si.H аналогичной толщины [117]
400 500 600 700 Л,нм
мишени составляло 10 В. Коэффициент усиления фотопроводимости определяется как отношение плотности фототока к падающему потоку фотонов при каждой длине волны. На этом рисунке приведен также график коэффициента оптического поглощения a-Si: Н той же толщины. Следует отметить, что коэффициент усиления фотопроводимости (или эффективность генерации носителей) близок к единице и не зависит от длины волны при рассмотрении отражения падающего света от поверхности.
