Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
3.2.4.1 Структурные свойства
При комнатной температуре InP имеет структуру сфалерита с постоянной кристаллической решетки а, равной 0,6869 нм [80]. При испарении InP из одного источника могут быть получены как кристаллические, так и аморфные пленки, содержащие включения In и Р в элементарной форме [80]. При низкой температуре подложки и высокой скорости осаждения образуются
154
Глава 3
пленки, обогащенные фосфором, а при высокой температуре подложки и низкой скорости осаждения — пленки с избыточным содержанием индия. Испарение из двух источников элементарных In и Р приводит к формированию пленок, состоящих из одной фазы, с размером зерен более I мкм (при температуре подложки 500 К). При химическом осаждении InP из паровой фазы образуются поликристаллические пленки с разориентн-рованной структурой [77]. Пленки InP, нанесенные на подложки из углерода, состоят из более крупных зерен, чем пленки, выращиваемые на молибденовых подложках, хотя в обоих случаях размер зерен сравним с диффузионной длиной носителей в InP мкм). В работе Сэйто и др. [79] показано, что структурные свойства пленок п-InP, полученных на молибденовых подложках методом химического осаждения из паровой фазы, меняются в зависимости от температуры и продолжительности осаждения и не зависят от концентрации реакционноспособного газа. Пленки п-InP, получаемые на подложках, нагретых до 600 °С, имеют столбчатую структуру с преимущественной ориентацией зерен относительно направления <П0>. При температуре подложки ниже 550 °С или при толщине пленки менее 5 мкм зерна ориентированы случайным образом. Пленки p-типа, независимо от условий осаждения, состоят из разориентированных зерен. При увеличении концентрации легирующей примеси (Zn) наблюдается тенденция к образованию нитевидных кристаллов InP. Легированные бериллием пленки InP толщиной —I мкм, получаемые при температуре 280 °С методом планарного реактивного осаждения [81] на поверхности рекристаллизованных пленок CdS, имеют совершенную эпитаксиальную структуру, а размер зерен InP в продольном направлении ( — 40 мкм) совпадает с размером зерен подложки. При температуре подложки 380 °С эпитаксиальная структура является несовершенной вследствие образования промежуточного слоя InCdS.
3.2.4.2 Электрические свойства
Для нелегированных эпитаксиальных пленок InP д-типа, выращиваемых на монокристаллических подложках из арсенида галлия, легированного хромом [76], при концентрации электро-
0а
Рис. 3.12. Температурные зависимости подвижности |м и концентрации р носителей в пленках InP, осажденных методом вакуумного испарения [80].
Физические свойства тонких пленок
155
нов менее 1016 см-3 характерно увеличение их подвижности одновременно с повышением концентрации. Значительное влияние на подвижность носителей оказывают сравнительно небольшие потенциальные барьеры в пленке, появление которых вызвано ее структурными несовершенствами. В эпитаксиальных пленках InP, получаемых на подложках из фосфида индия, легированного железом, концентрация электронов превышает 1016 см-3. Согласно результатам измерений, при температурах 77 и 296 К подвижность электронов в пленках InP, нанесенных на подложки из GaAs, легированного хромом, равна соответственно 10 500 и 3 100 см2/(В-с), а в пленках, осажденных на подложки из InP, легированного железом,— 16 600 и
3 540 см2/(В-с). Наличие в пленках р-InP, получаемых вакуумным испарением [80], температурной зависимости подвижности носителей (показанной на рис. 3.12) свидетельствует об их рассеянии границами зерен. Установлено, что высота барьера на границах зерен составляет 0,04 эВ. Энергия активации, определенная из температурной зависимости концентрации носителей, равна 0,19 эВ. Бахман и др. [77] методом химического осаждения из паровой фазы выращивали на подложках из InP, легированного железом, эпитаксиальные слои InP с примесью цинка, имеющие удельное сопротивление 0,07 ОмХ Хсм при концентрации дырок 9* 1017 см-3 и их подвижности 97 см2/(В-с). Сэйто и др. [79] сообщали о существовании проводимости д-типа в нелегированных поликристаллических пленках InP, получаемых методом химического осаждения из паровой фазы, у которых в зависимости от температуры осаждения концентрация электронов изменяется от 1015 до 1017 см-3 (при повышении температуры концентрация носителей увеличивается). Как показали измерения, подвижность электронов в этих пленках приблизительно равна 10 см2/(В-с), а удельное сопротивление пленок составляет 10. ..100 Ом-см. Электрические свойства пленок InP, легированных серой, находятся в сильной зависимости от условий процесса осаждения и концентрации примеси. Пленки р-InP, легированные цинком, имеют удельное сопротивление 18 Ом-см, которому соответствуют концентрация дырок 4,6 -1016 см-3 и их подвижность
7,5 см2/(В-с). Оценочные расчеты показали, что в пленках /7-типа диффузионная длина электронов составляет около^ 0,2 мкм.
3.2.5 Фосфид цинка (Zn3P2)
Для нанесения тонких пленок Zn3P2 на различные подложки успешно применяются вакуумное испарение [82, 83], химическое осаждение из паровой фазы [68], а также метод газотранспортного осаждения в квазизамкнутом объеме [84].
