Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
146
Глава 3
излучения ~3 мВт/см2 удельное сопротивление пленок в обоих направлениях уменьшается до 105. . .106 Ом-см. Постоянная времени этого процесса составляет менее 1 мс. Отношение тем-нового удельного сопротивления пленки к удельному сопротивлению при освещении, измеренное в поперечном направлении, достигает наибольшего значения 1,8 • 103 при толщине пленки
1,5... 2 мкм, в то время как в продольном направлении это отношение при увеличении толщины пленки возрастает с 10"до~80. Максимальные значения указанного отношения равны 8-103— в поперечном направлении (для пленок, осаждаемых на подложки с температурой 150 °С), и 60 — в продольном направлении (для пленок, получаемых при температуре 175 . . . 200°С). При приложении к этим пленкам сильного электрического поля наблюдается насыщение тока.
Дэр и др. [34, 57] сообщали, что пленки с пониженным удельным сопротивлением, получаемые методом вакуумного испарения, состоят из зерен большего размера и имеют более упорядоченную структуру, чем пленки с повышенным удельным сопротивлением, которые содержат аморфные области. Для низкоомных пленок непосредственно после осаждения характерно небольшое избыточное количество кадмия,которое увеличивается при термообработке, в результате чего концентрация носителей возрастает, а удельное сопротивление пленок уменьшается. Значительное повышение удельного сопротивления пленок, осаждавшихся с высокой скоростью, при выдержке в атмосферных условиях и при термообработке связано с обеднением носителями мелких зерен. Скорость осаждения и температура испарителя существенно влияют на микроструктуру и, следовательно, на электрические свойства пленок. Хамерски [36] провел исследование зависимости свойств испаряемых пленок CdSe от давления остаточного кислорода и температуры подложки и сделал вывод, что при высоких температурах подложки образуются пленки специфической структуры, содержащие включения 02 в виде комплексов. Автором также показано, что удельное сопротивление пленок сильно зависит от парциального давления
02 и в меньшей степени — от температуры подложки и материала испарителя. На кривой, отражающей зависимость удельного сопротивления пленок от скорости осаждения, наблюдаются аномальные минимумы, положение которых для пленок CdSe, полученных при различных парциальных давлениях 02> зависит от отношения количества молекул CdSe (в паровой фазе) и 02, соударяющихся с подложкой. Установлено, что глубина минимумов определяется парциальным давлением 02 в процессе осаждения пленки.
Чэн и 'Хилл [33], исходя из результатов измерений в температурном диапазоне от —100 до 80 °С электропроводности и эффекта Холла в компенсированных пленках CdSe, полученных
Физические свойства тонких пленок
147
вакуумным испарением (при контролируемых значениях скорости осаждения, температуры испарителя и температуры подложки), пришли к заключению, что при температурах выше 0°С проводимость обусловлена электронами, содержащимися на до-норных уровнях, имеющих энергию ионизации 0,186 эВ и концентрацию около 1020 см-3. При температурах, лежащих в указанном диапазоне, преобладает рассеяние носителей на границах зерен. Для температур, меньших 0СС, характерна проводимость в примесной зоне. Кутра и др. [58] сообщали, что при термообработке в инертной атмосфере слоев п-CdSe, в которые проведена имплантация ионов Se, происходит инверсия типа проводимости с образованием р-CdSe. В этих слоях холлов-ская подвижность дырок составляет 0,4 .. . 0,6 см2/(В - с), а концентрация дырок — 4,2 • 1014... 9,8 • 1017 см~3.
Пленки CdSe, осаждаемые из раствора [46], непосредственно после нанесения имеют темновое удельное сопротивление 108. . . 109 Ом-см, величина которого зависит от условий роста. Отжиг в вакууме при температуре 300 °С снижает удельное сопротивление пленок до 1 ... 10 Ом-см. Кейнтла [46] изучал влияние отжига, осуществляемого в различных атмосферах, на свойства пленок и установил, что наличие 02 приводит к увеличению их темнового удельного сопротивления. Роль отжига сводится к тому, что он стимулирует адсорбцию или десорбцию 02 (аналогичные процессы характерны и для пленок CdS, получаемых методом пульверизации с последующим пиролизом). Концентрация электронов в отожженных пленках CdSe изменяется в пределах 5 • 1017 . . . 5 • 1018 см-3, а их подвижность —
1 . . . 10 см2/(В-с). Энергия активации донорных уровней (связанных с атомами Cd), найденная из температурной зависимости концентрации носителей (см. рис. 3.8), равна 0,015 эВ. Установлено, что температурная зависимость подвижности носителей имеет вид |. Для пленок CdSe, осаждаемых из раствора [59], после очувствления на воздухе отношение фотопроводимости (при освещении белым светом интенсивностью 50 мВт/см2) к темновой проводимости составляет 2 • 103. Максимум спектральной чувствительности пленок соответствует длине волны 0,7 мкм (см. рис. 3.9), что указывает на собственный характер фотопроводимости. Согласно оценкам, в интервале энергий от 0,21 до 0,26 эВ плотность ловушек приблизительно равна 1017. . . 1018 см-3в-эВ-1. Показано [46], что введение легирующих примесей Li и Си приводит к увеличению отношения фотопроводимости к темновой проводимости пленок. При наличии примесей Си и Ag спектральный диапазон чувствительности расширяется в длинноволновую область.
