Вивчення механізмів дефектоутворення в кристалічному і аморфному кремнії та зміна його фотоелектричних властивостей під впливом гамма-опромінення, іонної імплантації та гідрогенізації матеріалу. Коефіцієнти квазіхімічних реакцій моделей дефектоутворення.
При низкой оригинальности работы "Вплив дефектної підсистеми на фотоелектричні властивості кремнію", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Тому в теперішній час основна увага приділяється вивченню технологічних методів, таких, як гамма-опромінення, пасивація обірваних звязків, іонна імплантація, які дозволяють керувати ступенем дефектності кремнію і, таким чином, цілеспрямовано впливати на його фотоелектричні властивості. Не дивлячись на значну кількість робіт, присвячених дослідженню фотоелектричних властивостей кремнію, слід констатувати, що до сих пір не встановлено загальної кореляції між станом дефектної підсистеми та величиною параметрів, що характеризують ефективність його фотоелектричного перетворення. Отже, виходячи із викладеного вище, можна констатувати, що тема даної дисертаційної роботи, яка присвячена розвитку адекватних фізичних моделей просторово-часової трансформації дефектної підсистеми, що обумовлена гамма-опроміненням, гідрогенізацією та іонною імплантацією кремнію, з метою встановлення кореляції між станом дефектів та величиною характеристик фотоелектричного перетворення матеріалу, є актуальною задачею фізики напівпровідників і має не тільки чисто теоретичне, але й прикладне значення. Досягнення мети вимагало розвязку наступних основних задач: - вивчення основних механізмів дефектоутворення в кристалічному і аморфному кремнії під впливом гамма-опромінення, іонної імплантації та гідрогенізації; створення на основі дослідних даних фізичних моделей, які адекватно описують реакції між дефектами в процесі технологічної обробки кремнію;Кінетика квазіхімічних реакцій, що відповідає описаній вище моделі, в диференціальній формі має вигляд: (1) де v, i, w - концентрації вакансій, міжвузлових атомів і дивакансій відповідно; g?0, a/2>0 i p>0 - константи швидкостей реакцій рекомбінації пар Френкеля, утворення і розпаду дивакансій відповідно; l>0 - інтенсивність введення первинних дефектів; b, h - їх обернені ефективні часи життя; t - час. В якості керуючих параметрів було обрано швидкість введення первинних дефектів l, дозу F (час опромінення t) і температуру зразку T внаслідок легкості їх зміни в лабораторних умовах. Показано, що кількість невідомих параметрів у системі (1) може бути зменшена до трьох при врахуванні малого внеску процесу рекомбінації пар Френкеля (g=0), однакової швидкості захвату первинних дефектів ненасичуваними стоками (b=h) і використанні виразу для стаціонарної концентрації дивакансій в якості додаткової умови інтегрування. При цьому величини квазіхімічних коефіцієнтів і вигляд розрахованих залежностей для t(F) змінюються несуттєво, в той час як вирази для стаціонарних концентрацій дефектів значно спрощуються. У такому випадку фізична модель процесу імплантації набуває вигляду наступної системи диференціальних рівнянь у частинних похідних: (3) де v, i, w, u, y - концентрації вакансій, міжвузлових атомів, дивакансій, нерухомих (захоплених пастками) вакансій, тривакансій відповідно; Dv, Di - коефіцієнти дифузії первинних дефектів; a, b, q, g, h, k, p, r, s - коефіцієнти відповідних квазіхімічних реакцій; K(x) та N(x) - просторові розподіли утворюваних первинних дефектів і вакансійних пасток відповідно.Запропоновані одномірні фізичні моделі, які описують поведінку дефектної підсистеми кремнію при опроміненні зразків гамма-квантами, імплантації легкими іонами і гідрогенізації матеріалу, можуть бути використані в якості базових фізичних моделей при вирішенні задач покращення фоточутливості даного напівпровідника. Встановлено, що при використанні досить потужних джерел випромінювання гамма-квантів можливе підвищення часу життя вільних носіїв струму до рівня, коли довготривала релаксація фотопровідності спостерігається в зразку при кімнатних температурах. Досліджено просторові розподіли вторинних дефектів в кремнії при імплантації легкими іонами в залежності від характеристик приповерхневого поглинаючого шару для вакансій, густини іонного струму, енергії бомбардуючих іонів і тривалості проведення імплантації. В якості методу вирівнювання концентрації дефектів всередині зразка з метою підвищення фотопровідності проведено моделювання декількох послідовних бомбардувань з керованими величинами густини струму і енергії іонів. Зясовано роль механізмів дифузії атомів вільного водню і розпаду комплексів пасивованих дефектів для відомих технологічних методів отримання гідрогенізованих плівок кремнію.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Запропоновані одномірні фізичні моделі, які описують поведінку дефектної підсистеми кремнію при опроміненні зразків гамма-квантами, імплантації легкими іонами і гідрогенізації матеріалу, можуть бути використані в якості базових фізичних моделей при вирішенні задач покращення фоточутливості даного напівпровідника.
Вивчено поведінку опроміненого кремнію в залежності від температури зразків, потужності джерела гамма-квантів і дози опромінення. Встановлено, що при використанні досить потужних джерел випромінювання гамма-квантів можливе підвищення часу життя вільних носіїв струму до рівня, коли довготривала релаксація фотопровідності спостерігається в зразку при кімнатних температурах.
Досліджено просторові розподіли вторинних дефектів в кремнії при імплантації легкими іонами в залежності від характеристик приповерхневого поглинаючого шару для вакансій, густини іонного струму, енергії бомбардуючих іонів і тривалості проведення імплантації. В якості методу вирівнювання концентрації дефектів всередині зразка з метою підвищення фотопровідності проведено моделювання декількох послідовних бомбардувань з керованими величинами густини струму і енергії іонів. Зокрема, показано, що врахування існування в кремнієвих зразках приповерхневого поглинаючого шару для вакансій відіграє суттєву роль для отримання рівномірного по товщині зразка профілю дефектів. Вплив пасток особливо помітний при малих енергіях імплантованих іонів і густинах струмів.
Зясовано роль механізмів дифузії атомів вільного водню і розпаду комплексів пасивованих дефектів для відомих технологічних методів отримання гідрогенізованих плівок кремнію. Продемонстровано можливість отримання плівок з підвищеною фоточутливістю за рахунок керування температурним режимом процесу і швидкістю введення водню в матеріал.
Створено програмний продукт для визначення невідомих параметрів динамічних систем на основі порівняння результатів розрахунків з експериментальними даними.
ОСНОВНІ ПРАЦІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Gorley P.M., Voznyy M.V., Swiatek Z., Beltowska-Lehman E., Weglowska J., Kuznicki Z. Numerical Simulation of Longterm Conductivity Relaxation Process in Silicon Under Effect of Irradiation // Abstracts of European Conference on Photovoltaics. - Cracow (Poland). - 1999. - P. 62.
2. Возний М.В., Горлей П.М. Моделювання процесу довготривалої релаксації фотопровідності у напівпровіднику після радіаційного опромінення // Науковий вісник ЧДУ: Фізика. Електроніка. - ЧДУ, 2000. - 79. - С. 59-61.
3. Горлей П.М., Возний М.В., Садовнік О.В. Використання методу Пенлеве для розвязання деяких фізичних задач // Науковий вісник ЧДУ: Фізика. - ЧДУ, 1998. - 32. - С. 13-21.
4. Gorley P.M., Horley P., Voznyy M.V., Swiatek Z., Beltowska-Lehman E., Bonarski J., Kuznicki Z. Diffusion Model of Radiation Defects Distribution in Semiconductor Structures After Implantation With Light Ions // Abstracts of European Conference on Photovoltaics. - Cracow (Poland). - 1999. - P. 20.
5. Voznyy M.V., Gorley P.M., Schenderovskyy V.A. Diffusion model of defect formation in silicon under light ion implantation // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 2000. - V.3. - №3. - P. 271-274.
6. Gorley P.M., Voznyy M.V. Theory of Hydrogen Passivation Process in Silicon // Abstracts of Third International School-Conference of Physical Problems in Material Science of Semiconductors. - Chernivtsi (Ukraine). - 1999. - P. 80.
7. Gorley P.M., Voznyy M.V., Swiatek Z., Beltowska-Lehman E., Weglowska J., Kuznicki Z. Numerical Modeling of Hydrogen Passivation Process of Silicon // Abstracts of European Conference on Photovoltaics. - Cracow (Poland). - 1999. - P. 25.
8. Горлей П.М., Возний М.В. Інваріантні розвязки задачі про водневу пасивацію кремнію // Науковий вісник ЧДУ: Фізика. Електроніка. - ЧДУ, 1999. - 66. - С. 55-57.
10. Kuznicki Z.T., Ciach R., Gorley P., Voznyy M. Modeling of Hydrogen Passivation Process of Silicon For Solar Cells Applications // Abstracts of European Materials Research Society Spring Meeting. - Strasbourg (France). - 2000. - P. R-25.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
