Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Подавление эффекта Стаеблера—Вронски при повышении в пленках содержания Ge до 40 % (ат.) очень важно для их приборного использования в фотоэлементах. Ожидается, что стабильность солнечных элементов на основе пленок a-Sii_xGex:H будет выше, чем при использовании пленок a-Sl: Н.
На рис. 4.1.13 показаны спектральные зависимости произведения т]ут для пленок a-Si[_xGex :Н состава х = 0 и 0,4. В интервале длин волн от 0,4 до 0,7 мкм произведение т?д т растет с длиной волны почти линейно. В пленках состава х = 0,4 светостимулированное уменьшение 7?д т также незначительно.
4.2. УПРАВЛЕНИЕ ТИПОМ И КОНЦЕНТРАЦИЕЙ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
В a-SiC : Н
Й. ТАВАДА. (Yoshihisa Tawada. KanegafuchiChemiea) Industry Co.. Ltd., Control Research Laboratory.)
Описаны эксперименты по получению и управлению типом проводимости a-Si i_xCx : Н1. Показано, что в пленках a-Si i_xCx : Н, полученных- из метана, так же как в пленках a-Si : Н, можно создать необходимую концентрацию носителей заряда определенного типа и использовать этот материал в качестве прозрачного р-слоя в р-г'-н-структурах солнечных элементов на основе a-Si.
Дан обзор оптических, электрических и оптоэлектронных свойств пленок а-Sii_xCx:H на основе данных о химической связи, полученных методами ИК-епек-троскопии и ядерных реакций. С точки зрения физики приборов проанализировано явление прозрачности легированных пленок a-Sii_xCx:H, используемыч в p-i-n солнечных элементах на основе a-Si. Представлены результаты работ но оптимизации параметров солнечных элементов на гетеропереходе a-Si (_ХСХ : H/a-Si : Н.
1 Система а-51С отличается от рассмотренной в разделе 4.1 системы а-БЮе тем, что взаимная растворимость 51 и С в кристаллическом состоянии очень мала, а компоненты образуют соединение карбид кремния. По-видимому, исходя из этого в заголовке статьи и далее автор пользуется символом а-БЮе. Однако в аморфном состоянии с увеличением содержания в кремнии углерода вплоть до 35 % (ат.) образуется непрерывный ряд мстастабильных аморфных сплавов, состав которых правильнее обозначать а-Б 11 _хСх- Это обозначение и используется в т1среводе данной статьи. Прим. ред.
170
4.2.1. Общая характеристика свойств a-Si С : Н
О получении гидрогенизировэнного карбида кремния a-Sii_xCx: Н сообщается в работе |28]. С момента опубликования первой работы получены результаты по исследованию ИК-спектров [29-30], фотолюминесценции [ 31 — 331 и плазменной реакции получения нелегированного a-Si[-xCx: Н [34]. В литературе, однако, полностью отсутствуют данные о влиянии легирующих примесей на основные физические свойства a-S??_xCx: Н. В то же время с целью повышения эффективности p-i-rt-a-Si-солнечных элементов была предпринята попытка [ 7-8] улучшить свойства широкозонных аморфных материалов. Найдено, что типом и концентрацией носителей заряда можно легко управлять в гидрогенизированном аморфном карбиде кремния, полученном методом плазменного разложения газовой смеси | Sill4 (i _х) + + СН4(Х)].
Пленки .a-Si i-xCx : Н мог>т быть получены также разложением силапа (Sill4) и водородуглеродной газовой смеси | 28, 34] или алкосилана | 32]. Однако структура и оптоэлекгронные свойства таких пленок оказываются сильно зависимыми от вида источника углерода и конкретных условий осаждения. Авторы | 35] исследовали соотношение между структурой, оптическими и электрическими свойствами пленок a-S?i_xCx:H, полученных из газовых смесей на основе метана и этилена. Ими показано, что в a-SiC:H, полученном из метана, почти вес атомы углерода образуют тетраэдрическис связи или связи с атомами Н. Такой материал, в отличие от a-Si|_xCx : Н, полученного на основе этилена, может служить прозрачным покрытием в p-i-rt-солнечных элементах на основе a-Si.
В настоящей статье обсуждаются экспериментальные результаты исследований Процессов получения и управления свойствами a-SiC : Н с Позиций структуры.
4.2.2. Получение и основные свойства а-81С
Контроль состава пленок
Содержание углерода в осажденных пленках определяется методом Оже-электронной спектроскопии (ОЭС) [33], с помощью электронно-зондового микроанализа (ЭЗМА) [36] или методом обратного резер-фордовского рассеяния (ОРР) [37]. В работе [33] показано, что между данными, полученными методами ОЭС и ЭЗМА, наблюдается хорошее согласие. На рис. 4.2.1 показаны зависимости типичных Оже-спектров а-51С : Н от продолжительности ионного травления образцов с помощью ионов Аг+ . Такое травление поверхности образцов применяется обычно для уменьшения ошибки, связанной с адсорбированным кислородом. Из приведенных данных следует, что пик, отвечающий КЬЫЭже переходу в атоме кислорода, исчезает после 3-мин ионного (Аг+ ) травления. В этом случае отношение концентраций С и 51 может быть определено по отношению интенсивностей Б1 (ЬУУ) и С (К1Х) пиков, если спектр кристаллического 51С использовать как эталонный. На рис. 4.2.2 показана зависимость состава пленок, определенного методом ОЭС от состава газовых смесей на основе метана или этилена. Кривые 1, 2 существенно различаются. Это означает, что в пленках а-Б 1! ~ХСХ : Н на основе этилена углерода гораздо больше, чем в пленках на основе метана. Наблюдаемое различие обусловлено разной реакционной способностью С2Н4 и СН4. С точ-
