Процеси фотогенерації і збирання носіїв заряду в кремнійових структурах з дифузійно-польовими бар’єрами - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукНауковий керівник кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Костильов Віталій Петрович Інститут фізики напівпровідників ім.В.Є. Лашкарьова НАН України, старший науковий співробітник Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Комащенко Валерій Миколайович, Інститут фізики напівпровідників ім.В.Є. кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Литвиненко Сергій Васильович, Київський національний університет ім.Тараса Шевченка, старший науковий співробітник. Захист відбудеться 4 липня 2005 р. о 15 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д26.001.31 у Київському національному університеті ім.Тараса Шевченка за адресою: 03127, м.Київ, проспект Академіка Глушкова, 2, корпус 5, радіофізичний факультет, ауд.Нами було показано, що використання ФКС з комбінованими приповерхневими дифузійно-польовими барєрами (ДПБ) дозволяє поєднати переваги дифузійних і інверсійних ФС завдяки використанню комбінованого індуковано-дифузійного способу формування роздільних барєрів у багатофазних КС типу ДН чи метал-діелектрик-напівпровідник (МДН), які створюються як за допомогою дифузії мілких легуючих домішок, так і завдяки нанесенню на поверхню дифузійного шару зарядженої плівки SIO2. Тому дослідження процесів фотогенерації і збирання нерівноважних носіїв заряду в КС з ДПБ було актуальним і необхідним для розробки фізичних і технологічних принципів підвищення ефективності процесів ФПЕ в ФКС і створення на цій основі нових типів високоефективних СЕ, призначених для використання в наземних і космічних фотоенергетичних установках. Методи дослідження: метод високочастотних вольт-фарадних характеристик (ВФХ) - для дослідження зарядових і електричних характеристик системи Si-SIO2; метод релаксації нерівноважної високочастотної ємності - для визначення генераційних параметрів системи Si-SIO2; методи електронної мікроскопії - для отримання зображення ТП кремнію; метод мас-спектрометрії вторинних іонів (МСВІ) - для вивчення структурно-домішкової природи систем Si-SIO2 з ТП і плоскою поверхнею (ПП); метод спектральних залежностей конденсаторної фотоерс - для визначення рекомбінаційних параметрів систем Si-SIO2 з ТП і ПП; вимірювання спектральних залежностей струму короткого замикання (КЗ) - для визначення рекомбінаційних параметрів СЕ дифузійно-польового типу; метод спектральної еліпсометрії - для визначення спектрів оптичних констант алмазоподібних плівок гідрогенізованого аморфного вуглецю a-C:H (АПП); вимірювання світлових ВАХ (СВАХ) кремнійових СЕ дифузійно-польового типу і сонячних батарей (СБ) на їх основі в стандартних умовах - для визначення фотоенергетичних і електричних параметрів цих СЕ і СБ. Запропонований і експериментально обґрунтований новий метод визначення ефективного часу життя неосновних носіїв заряду в базі шаруватої ФС, який полягає в одночасному опроміненні її поверхні світлом постійної інтенсивності, яке зменшує висоту потенціального барєру в приповерхневому p-n-переході, і світловим тестуючим імпульсом значно меншої інтенсивності, який формує сигнал фотоерс. В результаті досліджень, проведених на виготовлених тестових МДН-структурах з врахуванням якості вихідного матеріалу (використання різних зливків кремнію) і часової нестабільності результатів активних фізико-хімічних обробок (внаслідок проведення цих обробок з рознесенням у часі), показано, що системи Si-SIO2, отримані окисленням в хлорному середовищі (2?3% HCL), характеризуються відносно великими значеннями обємного генераційного часу життя (tg=(1,1?2,0)?10-4 с) і низькими значеннями швидкості поверхневої генерації (Sg =0,035?0,1 см/с), густини вбудованого в окис заряду (NS0=(0,8?15,0)?1010 см-2) і густини ПЕС (NSS ?1010 ЕВ-1?см-2), що свідчить про високу якість межі поділу Si-SIO2 і приповерхневої області кремнію в електрофізичному та структурному відношенні.На основі результатів викладених у попередніх розділах фізичних досліджень були розроблені практична конструкція і технологічний процес виготовлення високоефективних кремнійових СЕ дифузійно-польового типу. В розробленій базовій конструкції СЕ, виготовлений на основі кремнію р-типу, складається з пластини кремнію (r»9?10 Ом?см) товщиною 350-380 мкм і дифузійного n -шару, на поверхню якого нанесені шар SIO2 товщиною до 30 нм з вбудованим позитивним зарядом і просвітлюючий шар нітриду кремнію товщиною 40?50 нм. СЕ з базою n-типу (r»2?5 Ом?см) має аналогічну конструкцію з відмінностями у типах провідності дифузійних фронтальної та тилової областей. При створенні стендової бази були розроблені технічні пристрої для стандартизації умов фотоелектричних вимірювань і радіоелектронне устаткування для автоматизованого експресного вимірювання основних фотоелектричних характеристик і розрахунку на їх основі фотоенергетичних і електричних параметрів обєктів випробувань в стандартних умовах АМ0 і АМ1,5.