Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.
Скачать (прямая ссылка):
Сложная зависимость (более ярко выраженная при повышенных N)
полевая эмиссия
Полевая эмиссия 1019
(туннелирование) ***
Омический контакт Любая
ехр (В "/N1/2 ) Г-1 ехр (5„ /кТ)
Почти не зависит Почти не зависит от Т от N
* Концентрация примеси N соответствует слою полупроводника, непосредственно прилегающему к контакту, и в большинстве случаев отличается от объемной концентрации. Предполагается, что легирующая примесь полностью ионизирована.
**В,В и В почти не зависят от N.
*** 8п имеет отрицательное значение, если уровень Ферми расположен выше края зоны проводимости.
Например, в некоторых случаях может оказаться полезной возможность получения разреза, а также удаления поверхностных загрязнений или слоев естественного оксида с помощью ионного распыления1. В то же время повреждение поверхности пучком ионов, обеспечивающее необходимые характеристики контакта, как правило, оказывает наиболее существенное влияние на свойства контактной области.
Для получения высокой концентрации примеси в поверхностном слое применяют следующие методы легирования:
1) высокотемпературную диффузию из твердотельного источника или паровой фазы;
2) диффузию материала контакта (металла или сплава), например цинка из структуры Au - Zn - Аи в р-InP;
3) ионную имплантацию легирующей примеси с последующей термообработкой для отжига дефектов и злектроактивации примеси;
4) эпитаксиальное выращивание п* - или р* -слоев (что осуществимо в том случае, когда активные слои солнечного элемента создают методами химического осаждения из паровой фазы или жидкофазной эпитаксии) ;
5) сплавление материала контакта с полупроводником и его рекристаллизация (с образованием так называемого сплавного контакта).
1 Этот метод обработки поверхности получил название ионного травления. -
Прим. пер.
114
Последний метод в некоторой степени аналогичен жидкофазной эпитаксии. При выборе металлического сплава для создания контакта учитывается, что его расплав должен обладать способностью растворять часть полупроводникового слоя. Легирующая примесь содержится в сплаве, при охлаждении растворенный полупроводник кристаллизуется, и вновь образующийся спой оказывается сильно легированным. Поскольку при осуществлении этого процесса поверхность растворяется, допускается менее тщательная ее очистка. В некоторых случаях рекристаллизация происходит при температуре ниже точки плавления сплава (например, А1 - Si и А1 — Ge) |6ttaviani е. а., 1974].
"Максимальная электрическая активность примеси достигается при оптимальном балансе между процессами легирования с образованием твердого раствора замещения и ее компенсации, связанной с разупоря-дочением кристаллической структуры.
Например, при получении слоев n+-GaAs с применением германия в качестве легирующей примеси слой Аи служит геттером по отношению к Ga, что позволяет атомам Ge занимать места в узлах кристаллической решетки GaAs [Yoder, 1980]. Однако при некоторых условиях достаточно активное геттерирование не происходит и могут наблюдаться компенсация донорной примеси Ge и уменьшение ее электрической активности. В том случае, когда количество легирующей примеси в источнике ограничено, необходимо принять меры для того, чтобы обеспечить ее высокую концентрацию в поверхностном слое полупроводника, который несколько толще образующегося затем обедненного слоя.
В результате последующей диффузии распределение примеси расширяется по глубине, а максимальное значение ее концентрации уменьшается. Следует отдать предпочтение высокотемпературной диффузии, протекающей с большей скоростью, поскольку при повышенных температурах растворимость примеси повышается.
Наибольшие значения высоты барьера в структурах на основе Si, полученные при изготовлении контактов из силицида платины, составляют 0,25 эВ для p-Si и 0,85 эВ для л-Si. Слой PtSi получают, либо подвергая термообработке осажденную пленку Pt, либо непосредственно методом вакуумного испарения или ионного распыления. В первом случае PtSi образуется в результате реакции, происходящей в твердой фазе при Т « 500°С (температура плавления PtSi равна 980°С). Преимущество контактной системы такого типа состоит в высокой степени воспроизводимости характеристик, поскольку на них не сказываются загрязнение или повреждение поверхности полупроводника. Контакт к p-Si обладает хорошими проводящими свойствами (рсо ^ Ю-4 Ом-см2 при температуре 300 К) без дополнительного легирования поверхности, тогда как при изготовлении контакта к и-Si предварительно должен быть создан л+-слой. Кроме того, силицид платины отличается высокой химической стабильностью. Были изучены характеристики контактов из PtSi, RhSi и ZrSi2, полученных на Si проводимости р- и и-типов [Lepselter, Andrews,
1264-
Свойства некоторых типов омических и квазиомнческих контактов с низким сопротивлением перечислены в табл. 2.3. Измерения контактно-
115
Таблица 2.3. Свойства омических и квазиомических контакте
Полупро- водник Объемное удельное сопротивление р, Ом • см Объемная концентрация носителей п или р, см-3 Структура контакта* Тип кон> такта РсО» 2 Ом-см Литературный источник
