Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Фаренбрух А. -> "Солнечные элементы: Теория и эксперимент" -> 50

Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.

Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 280 c.
Скачать (прямая ссылка): solnechnieelementiteoriyaiexperement1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 130 >> Следующая

/ = А*Т2 ехр[-?(Фй - ДФ*)/(*П] [exp(qV[(kT)) — 1]
или
J = J0[exp(qVl(kT))-\],
(2.80)
109
где ДФ^, — уменьшение высоты барьера под действием сил изображения, ДФb = (q3^bNDl(%Ke\hfes)) */4 +а $т. (2.81)
Коэффициент а представляет собой эмпирический параметр, введение которого в уравнение необходимо для объяснения дополнительного снижения барьера под влиянием связанного заряда, находящегося вблизи границы раздела [Andrews, Lepselter, 1968], свойства которого изучены еще недостаточно глубоко (обычно а & 2- 1CГ7 см).Удельное контактное сопротивление можно представить в виде
рс0= (dV/dJ)\ =kTt(qJ0)= (кТ1(ЯА*Т2))ехр[Ч(Фь-АФь)1(кТ)].
(2.82)
Для того чтобы контакт к Si в виде барьера Шоттки обладал при комнатной температуре рс0 < 0,1 Ом-см2, необходимо, чтобы дня электронов Фь < 0,45 эВ (или для дырок Ф/, < 0,42 эВ) при условии, что АФЬ =0 и эффективная постоянная Ричардсона А* = 112 А/(см2-К2) для электронов и А* = 32 А/,(см2-К5) для дырок. Для p-Si эти требования легко выполнить, создавая контакты, например, из PtSi или RhSi (Ф/, = 0,25 и 0,33 эВ соответственно), однако они обладают большим температурным коэффициентом сопротивления и становятся непригодными при температуре жидкого азота. Контакт Ag-p-Si с Фь 0,43 эВ при отсутствии туннелирования носителей заряда и эффекта снижения барьера мог бы оказаться очень полезным.
В большинстве областей применения полупроводников используется туннелирование носителей через тонкий потенциальный барьер, образующийся в сильно легированном слое полупроводниковой подложки. Теория этого процесса является в определенной степени простым обобщением теории термоэлектронно-полевой эмиссии. При увеличении концентрации носителей заряда наблюдаются как понижение барьера АФЬ под влиянием сил изображения, так и уменьшение его толщины, однако последний эффект выражен более ярко, поэтому уменьшение рсй обусловлено в основном туннелированием носителей заряда, j
Расчет Рсо был выполнен [Chang е. а., 1971], исходя из обобщенной модели [Chang, Sze, 1970] процесса переноса основных носителей заряда [Padovani, Stratton, 1966; Crowell, Rideout, 1969], учитывающей квантовомеханическое прохождение носителей как над потенциальным барьером, так и через него, эффект Шоттки и зависимость тп* от уровня легирования. Исследования проводили для контактов к вырожденным Si и GaAs п- и р-типов проводимости. Результаты были получены с помощью численных методов, однако для двух предельных случаев имели место приближенные аналитические решения. Если преобладает процесс термоэлектронной эмиссии и туннелированием можно пренебречь, то справедливо уравнение (2.79). В случае, когда поток носителей заряда, проходящих над барьером, значительно меньше потока носителей, туннелирующих через основание барьера,
рс0 * [kTE^!(qA*T2 (qVd)1/2 )] exp(qVd/E0o) ехр(бя/(*Г)), (2.83)
110
Рис.. 2.43. Теоретическая зависимость удельного контактного сопротивления рс0 от концентрации N легирующей примеси при различной высоте барьера и температуре 300 К:
а - для n-Si с ориентацией поверхности (111) (сплошные линии) и p-Si (штриховые линии) [Chang е. а., 1971]; .О _ экспериментальные данные для барьеров А1 - и-Si и Mo - n-Si (^Ф^, = 0,6 эВ); Ў - для барьера PtSi - и-Si (q^ = 0,85 эВ); б -для и-GaAs (сплошные линии) и р-GaAs (штриховые линии) [Chang е. а., 1971 ]
где
Е00 = (qfi/2)(N/(m*es)) 1‘2; (2.84)
т* — эффективная масса туннелирующих носителей [Barber, 1967]; N — концентрация легирующей примеси соответствующего вида (равна Nd или Na )1. Следовательно, рс0 уменьшается экспоненциально с ростом (N/mfyi2, а т* позволяет учесть взаимосвязь туннельного тока с кристаллографической ориентацией. Зависимости рс0 от концентрации легирующей примеси и высоты барьера при температуре 300 К для п-и р-Si иллюстрирует рис. 2.43,а, а для и- и р-GaAs — рис. 2.43,6. Температурные зависимости рс0 изображены на рис. 2.44. Представленные результаты показывают, что при N < 1017 см-3 рсо очень слабо зависит от N. При N> 1019 см-3 перенос носителей заряда почти полностью обусловлен их туннелированием и рс0 уже не зависит от температуры, а в некоторых случаях имеет даже положительный температурный коэффициент. При высоких уровнях легирования (N > Ю20 см ) влияние высоты барьера становится меиее существенным и все кривые стремятся к одной точке.
При проведении аналогичного анализа другие авторы [Pellegrini, Salardi, 1975] использовали несколько иное обобщенное выражение для описания
1 Следует отметить, что 8п отрицательна в том случае, когда уровень Ферми Ер расположен внутри зоны проводимости.
111
Рис. 2.44. Температурные зависимости удельного контактного сопротивления Рсо Дня образцов n-Si с ориентацией (111) при высоте энергетического барьера 0,85 (сплошные линии) и 0,40 эВ (штриховые линии) и различных концентрациях N легирующей примеси:
1 - 1015 см-3; 2 - 1016 см-3;
3 - 1017 см'3; 4 - 1018 см-3; 5 -1019 см 3; 6 - Ю20 см*3; 7 -Ю20 см-3; значками (о- 1019см_3; А — бЮ18 см 3; •- 1017 см-3; ¦ -1016 см-3) отмечены экспериментальные данные для барьера PtSi -и-Si при различных концентрациях легирующих примесей в кремниевых подложках [Chang е. а., 1971 ]
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 130 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed