Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
3.3.2.3 Оптические свойства
В легированных пленках БпОг при изменении концентрации носителей от 1018 до 4,6 • 1020 см-3 наблюдается значительный сдвиг Бурштейна — Мосса (с 3,97 эВ до 4,63 эВ). Оптические свойства пленок вблизи плазменной частоты, лежащей в инфракрасной области, могут быть интерпретированы в рамках теории Друде. Эффективная масса носителей, определяемая по результатам измерений спектрального положения плазменной частоты, изменяется от 0,1 те до 0,3те, а характер ее зависимости от концентрации носителей свидетельствует о непараболичности зоны проводимости [219—221, 223].
В заключение следует отметить, что пленки БпОг обладают высокой стабильностью, сильной адгезией (при осаждении на стекло, кварц и подложки из других материалов), а также устойчивостью к воздействию влаги и кислот.
3.3.3 Оксид индия (1п20з)
3.3.3.1 Структурные свойства
Пленки 1п20з и ITO (смеси оксидов индия и олова), аналогично массивным кристаллам, имеют объемноцентрированную кристаллическую решетку и состоят из зерен с преимущественной ориентацией относительно направления <111> или <100> [201, 208, 222, 224]. При получении пленок методом ионного распыления в тлеющем разряде на постоянном токе на направление ориентации зерен существенное влияние оказывают такие параметры процесса осаждения, как температура подложки, скорость распыления и парциальное давление кислорода [213]. Имеются противоречивые данные о наличии в этих пленках фазы, которая представляет собой химическое соединение Sn. В пленках, нанесенных методом ионного распыления, Боушел и др. [241] обнаружили Sn304, тогда как в пленках, полученных посредством пульверизации с последующим пиролизом, выявлена фаза Sn02 при концентрации Sn выше 60.. .80 % [224]. Однако Мэнифейсер и др. [222] не наблюдали фазы, состоящей из соединения Sn.
Физические свойства тонких пленок
199
3.3.3.2 Электрические свойства
Удельное сопротивление, концентрация носителей и их подвижность в пленках 1п203 обычно равны 2 - 10“4... 10“2 Ом-см,
1019.. .2 • 1021 см-3 и 15. ..70 см2/(В*с) соответственно. Для пленок, осаждаемых методом пульверизации с последующим пиролизом, оптимальное атомное содержание Sn, обеспечивающее высокие значения удельной проводимости и оптического коэффициента пропускания, составляет ~10%. При более высоком содержании Sn удельная проводимость уменьшается [224] вследствие образования в пленках 1п20з кластеров (Sn02)2.
Детальных исследований механизма проводимости в пленках 1п20з не проводилось. Преобладающим механизмом рассеяния носителей в невырожденных пленках, получаемых реактивным ионным распылением [242], вероятно, является рассеяние на границах зерен. Рядом авторов [208, 214, 243, 244] приведены данные по влиянию отжига в различной атмосфере на удельное сопротивление пленок, осаждаемых с помощью ионного распыления. Наблюдаемые изменения этой величины могут быть связаны с укрупнением зерен [208], диффузией кислорода внутрь пленки или его экзодиффузией [214], а также с изменением свойств границ зерен [243].
Легирование пленок 1п20з кадмием обеспечивает низкое удельное сопротивление (~3,3- 10-4 Ом-см) при концентрации носителей ~3- 1020 см-3 и их подвижности, приблизительно равной 6 см2/ (В • с) [245]. Очень высокие значения подвижности носителей получены при легировании пленок титаном (ji~120 см2/ (В-с), п^Ю20 см-3) и цирконием (|i~170 см2/(В-с), п^8Х X Ю19 см-3).
З.З.З.З Оптические свойства
1п203 имеет «непрямую» запрещенную зону шириной 2,6 эВ [246], а разрешенные прямые оптические переходы, согласно данным разных авторов [214, 242, 244, 246, 247], соответствуют энергиям 3,6.. .3,85 эВ. При изменении концентрации носителей п величина сдвига Бурштейна — Мосса меняется пропорционально /г2'3, что свидетельствует о параболичности зоны проводимости [214, 224, 247]. Значения эффективной массы носителей, определенные исходя из величины этого сдвига, лежат в пределах от
0,25те до 0,45те [214, 224, 242, 247], причем расчетные значения приведенной массы всегда больше эффективной массы электронов, что возможно при отрицательной кривизне валентной зоны [214, 224, 247]. Пленки 1п20з легко травятся кислотами.
200
Глава 3
3.3.4 Станнат кадмия (Cc^SnC^)
3.3.4.1 Структурные свойства
CchSnCU—единственный проводящий оксид, который имеет различную кристаллическую структуру при получении его в виде пленок (кубическая решетка шпинели) и в виде массивных образцов (орторомбическая решетка). Хаак [210, 249] установил, что пленки станната кадмия, осаждаемые с помощью высокочастотного ионного распыления, обычно представляют собой многофазные системы, состоящие из CdO, CdSn03 и Cd2Sn04-Для получения пленок, содержащих единственную фазу — Cd2Sn04, после их нанесения проводят отжиг в атмосфере Аг и CdS.
3.3.4.2 Электрические свойства
Концентрация и подвижность носителей в пленках станната кадмия составляют 1017...1021 см-3 и 8...73 см2/(В-с) соответственно [210, 212, 248]. Отожженные однофазные пленки, осаждаемые методом ионного распыления, отличаются высокой концентрацией носителей (> 1020 см-3). Мията и др. [212], регулируя параметры процесса ионного распыления, получали (без последующего отжига) пленки с низким удельным сопротивлением, достигающим 5 • 10-4 Ом • см.
