Материал: FXUXsqe9Fl

Наличие инверсионного слоя было экспериментально подтверждено измерениями поверхностной проводимости, проведенных на образцах с планарным расположением электродов на верхней поверхности гетероструктур (рис. 8). Поверхностная проводимость (n)a-Si:H/(p)c-Si-структур на несколько порядков превосходит проводимость слоев (n)a-Si:H, а также имеет существенно меньшее значение энергии активации температурной зависимости проводимости (0.018 эВ) по сравнению со значениями, характерными для a-Si:H n-типа проводимости (0.2 эВ). Высокая поверхностная проводимость обусловлена повышенной концентрацией электронов в инверсионном слое и не связана с учетчиками через подложку c-Si о чем свидетельствуют эксперименты по травлению слоя a-Si:H, находящегося в интервале между планарными электродами.

Исходя из зонной диаграммы для (n)a-Si:H/(p)c-Si-гетероперехода поверхностная плотность электронов Ns определяется как

где dc-Si – толщина c-Si подложки, а n(x) – профиль распределения концен-

трации электронов в направлении, перпендикулярном поверхности (ноль отчитывается от a-Si:H/c-Si-гетерограницы). Ns определяет поверхно-

стную проводимость G,

G = q μn Ns h/L ,

где q – заряд электрона; μn – подвижность электронов; h – длина электродов;

L – расстояние между ними.

17

Как видно из рис. 7 концентрация электронов зависит от

денный расчет зависимости Ns от EC для температуры 300 К позволил,

опираясь на экспериментальные данные, определить нижний предел для EC

в 0.1 эВ. Однако анализ температурной зависимости Ns позволяет определить значение EC с гораздо большей точностью.

Зависимость рассчитанных значений Ns от обратной температуры пред-

ставлена на рис. 9. С ростом EC происходит возрастание величины Ns, но тем-

пературная зависимость становится слабее, что приводит к снижению энергии активации Ea. Из выражения для концентрации электронов

где NC – эффективная плотность состояний зоны проводимости в c-Si; EC –

дно зоны проводимости в c-Si, очевидно, что температурная зависимость Ns

определяется в первую очередь разностью между EC и EF вблизи границы раздела, где концентрация электронов максимальна. Эта разница уменьшается с ростом EC, аналогичное поведение наблюдается и для Ea.

Экспериментальная температурная зависимость Ns, вычисленная по из-

меренной температурной зависимости проводимости представлена на рис. 9.

Поскольку значение подвижности электронов (μn) и ее температурная зави-

симость (μn=μ300(T/300)α) в инерсионном слое может существенно отличать-

18

ся от значения в объемне c-Si для оценки экспериментальной величины Ns

используются два предельных значения: m300 ≈ 1500 см2×В–1 ×с–1 и a ≈ 2.4 для объемного материала в качестве верхнего предела и m300 ≈ 500 см2 × В–1 × с–1 , a ≈ 0 худшие значения, встречаемые в литературе для приповерхностной об-

ласти в c-Si, в качестве нижнего предела. Рассматривая эти два предельных случая, экспериментальные значения энергии активации находятся в диапа-

зоне 0.018 < Ea (эВ) < 0.07. По ним можно определить, что значение DEC на-

ходится в диапазоне от 0.12 до 0.19 эВ.

Аналогичным образом были проведены измерения поверхностной прово-

димости и проведен расчет температурных зависимостей поверхностной плотно-

сти дырок Ns для различных значений ∆EV для (p)a-Si:H/(n)c-Si гетероперехода.

Было обнаружено, что экспериментальные данные воспроизводятся лучшим об-

разом при ∆EV = 0.45 ± 0.05 эВ. Полученное значение находится в хорошем со-

гласии с определенным ранее значением ∆EC = 0.15 ± 0.05 эВ и значением щели подвижности a-Si:H находящимся в диапазоне 1.7…1.8 эВ.

Наличие на границе раздела анизотипного гетероперехода a-Si:H/c-Si- инверсионного слоя с высокой проводимостью было также независимо подтверждено с помощью метода сканирующей зондовой микроскопии – атом- но-силовой микроскопией с зондом проводимости для обоих типов структур

(n)a-Si:H/(p)c-Si и (p)a-Si:H/(n)c-Si.

20

сить эффективное время жизни неосновных носителей заряда в Si (рис. 13), приводя к повышению КПД на 2 %. Однако при легировании a-Si:H фосфором наличие тонкого промежуточного нелегированного слоя a-Si:H не оказывает заметного влияния на свойства границ раздела и, следовательно, на характеристики СЭ.

В главе 3 рассмотрены свойства гетерограниц эпитаксиальных слоев фото-

преобразовательных структур на соединений АIIIBV, выращенных в условиях максимального согласования по параметру кристаллической решетки. В работе проводятся исследования структур, выращенных в лаборатории фотоэлектрических преобразователей ФТИ им. Иоффе РАН методом газофазной

прещенной зоны, но и требованием по максимальному соответствию постоянной кристаллической решетки. Одним из наиболее оптимальных является сочетание материалов

Ga0.52In0.48P (Eg = 1.9 эВ), GaAs (Eg = 1.42 эВ) и Ge (Eg = 0.66 эВ). Хотя с точки зрения величин Eg данные материалы не дают максимального значения КПД, равенство постоянных решеток позволяет получать структуры каскадных GaInP/GaAs/Ge фотопреобразователей (а точнее, GaInP/GaInAs/Ge СЭ с концентраций индия порядка 1 % в среднем переходе), характеризующиеся высоким кристаллическим совершенством, за один процесс, поэтому они явля-