Материал: FXUXsqe9Fl

26

ночные значения эффективной высоты барьера и его ширины, полученные с помощью этих методов, находятся в хорошем соответствии и составляют

0.12 ± 0.05 эВ и 45-55 нм, соответственно.

(~5.9 × 10–13 см2×с–1 ) [7], что обусловливает более глубокую диффузию фос-

фора в Ge подложку. Однако предел растворимости Ga в Ge (4.5 · 1020 см–3 )

существенно выше по сравнению с фосфором (5 · 1019 см–3 ) [8], [9]. Следовательно, возникает ситуация, когда вблизи границы раздела GaInP/Ge локальная концентрация атомов Ga, диффундировавших в Ge, существенно превосходит концентрацию P в этой области, приводя к узкому слою, в котором легирование p-типа превалирует. Инверсия типа проводимости в этой области вблизи границы раздела создает потенциальный барьер для электронов, который оказывает влияние на транспорт носителей в Ge СЭ. Данное явление необходимо принимать во внимание при рассмотрении более широкого класса материалов, по крайней мере, при исследовании свойств границ раздела между соединениям АIIIBV и элементами IV группы.

Основные выводы 1. Показано, что использование классической полупроводниковой модели

гетеропереходов с постоянным распределением плотности поверхностных состояний гетероперехода позволяет достоверно описать фотоэлектрические и электрофизические свойств фотопреобразовательных гетероструктур на основе a-Si:H и кристаллического кремния в которых основной вклад в процесс фотоэлектрического преобразования происходит за счет генерации в кристаллическом кремнии.

1013 см-2эВ-1 на границе раздела происходит смещение положения уровня Ферми к середине запрещенной зоны. При этом на спектрах полной проводимости наблюдается отклик плотности поверхностных состояний (ПС), обусловленный обменом дырок между ПС и (p)c-Si в случае (n)a-Si:H/(p)c-Si гетероперехода и обменом электронов между ПС и (n)c-Si в случае (p)a- Si:H/(n)c-Si. При плотности ПС, находящейся на уровне 1012 - 1013 см-2эВ-1, уровень Ферми на границе раздела смещается в строну зоны проводимости в случае (n)a-Si:H и в сторону валентной зоны в случае (p)a-Si:H. На спектрах полной проводимости наблюдается отклик, связанный с обменом электронов между ПС и (n)a-Si:H в случае (n)a-Si:H/(p)c-Si и обменом дырок между ПС и (p)a-Si:H в случае (p)a-Si:H/(n)c-Si. При плотности ПС меньше 1012 см-2эВ-1 положение уровня Ферми не зависит от ПС, при этом также не наблюдается отклика ПС на спектрах полной проводимости.

4.Обнаружено, что наличие слоя с инверсией типа проводимости в c-Si на границе раздела с a-Si:H, подтвержденное независимыми измерениями, делает принципиально невозможным использование измерений вольтфарадных характеристик для определения диффузионного потенциала в кристаллическом кремнии, и следовательно, определения значения разрывов зон на границе a-Si:H/ c-Si.

5.Продемонстрированы различия в зонной структуре на границе раздела гетеропереходов (p)a-Si:H/(n)c-Si и (n)a-Si:H/(p)c-Si, приводящие к большему изгибу зон в (n)c-Si и, следовательно, к более слабой зависимости напряжения холостого хода от плотности поверхностных состояний для (p)a- Si:H/(n)c-Si гетероструктур.

6.Проведенные исследования показали, что плотность поверхностных состояний на границе раздела эпитаксиальных слоев соединений АIIIBV, согласованных по параметру решетки, не превышает 1010 см-2эВ-1 и в большинстве случаев не оказывает влияния на фотоэлектрические свойства фотопреобразовательных структур. Показано, что рекомбинационные процессы на границе раздела оказывают влияние на эффективность преобразования гетероструктур только в случае сильного изгиба зон, приводящего к потоку неосновных носителей заряда к этой гетерогранице.

28

7.На основе измерения спектроскопии полной проводимости разработан новый метод определения потенциальных барьеров для основных носителей заряда в фотопреобразовательных гетероструктурах.

8.Продемонстрировано, что эффективность работы фотопреобразовательных структур на основе соединений АIIIBV, согласованных по параметру решетки, существенно зависит от наличия паразитных потенциальных барьеров для основных носителей заряда, образующихся за счет разрывов зон на границах раздела.

9.Показано, что электрические и фотоэлектрические свойства гетероструктур на основе соединений элементов III и V групп и полупроводниками IV группы во многом определяются процессами взаимной диффузии и на границе раздела. Продемонстрирована необходимость учитывать не только коэффициенты диффузии, определяющие глубину диффузии примесей, но и пределы растворимости, обуславливающие концентрацию примеси на границе раздела.

Основные публикации по теме диссертации

Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК

1.Electroluminescence from amorphous-crystalline silicon heterostructures / M. S. Bresler, O.B. Gusev, E.I. Terukov, W. Fuhs, A. Froitzheim, A. S. Gudovskikh, J. P. Kleider, G. Weiser // Journal of Non-Crystalline Solids. 2004. Vol. 338-340, P. 440-443.

2.Investigation of a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells interface properties / A.S. Gudovskikh, J.P. Kleider, A. Froitzheim, W. Fuhs, E.I. Terukov // Thin Solid Films. 2004. Vol. 451-452. P. 345-349.

3.TEM Study of the Formation and Modification of Nanocrystalline Si Inclusions in a-Si:H Films / V. P. Afanasiev, A. S. Gudovskikh, A. Z. Kazak-Kazakevich, A. P. Sazanov, I. N. Trapeznikova, and E. I. Terukov // Semiconductors. 2004. Vol. 38, P. 221-224.

4.Investigation of nc-Si inclusions behaviour in multilayer a-Si:H films obtained by layer by layer technique / A.S. Gudovskikh, J.P. Kleider, V.P. Afanasjev, A.Z. Kazak-Kazakevich, A.P. Sazanov // Journal of Non-Crystalline Solids. 2004. Vol. 338-340, P. 135-138.

5.High-field transport in amorphous carbon and carbon nitride films / Sushil Kumar, C. Godet, A. Gudovskikh, J.P. Kleider, G. Adamopoulos and V. Chu // Journal of Non-Crystalline Solids. 2004. Vol. 338-340, P. 349-352.

6.Gudovskikh A.S., Kleider J.P., Terukov E.I. Characterization of a-Si:H/c-Si interface by admittance spectroscopy // Semiconductors. 2005. Vol. 39, P. 904-909.

29

7.Interface properties of a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells from admittance spectroscopy / A. S. Gudovskikh, J. P. Kleider, J. Damon-Lacoste, P. Roca i Cabarrocas, Y. Veschetti, J.-C.Muller, P.-J. Ribeyron, E. Rolland // Thin Solid Films. 2006. Vol. 511-512, P. 385-389.

8.Optimisation of amorphous and polymorphous thin silicon layers for formation of front-side heterojunction solar cells on p-type crystalline silicon substrates / Y. Veschetti, J.-C.Muller, J. Damon-Lacoste, P. Roca i Cabarrocas, A. S. Gudovskikh, J.-P. Kleider, P.-J. Ribeyron, E. Rolland // Thin Solid Films. 2006. Vol. 511-512, P. 543-547.

9.Gudovskikh A. S., Kleider J. P., Stangl R. New approach to capacitance spectroscopy for interface characterization of a-Si:H/c-Si heterojunctions // Journal of Non-Crystalline Solids. 2006. Vol. 352, P. 1213-1216.

10.About the efficiency limits in HIT structures / J. Damon-Lacoste, P. Roca i Cabarrocas, A.S. Gudovskikh, J.P. Kleider, Y. Veschetti, J.C. Muller, P.J. Ribeyron //Journal of Non-Crystalline Solids. 2006. Vol. 352, P. 1928-1932.

11.Kleider J. P., Gudovskikh A. S., Godet C. DC and AC hopping transport in metal / amorphous carbon nitride / metal devices // Journal of Non-Crystalline Solids. 2006. Vol. 352, P. 1323-1326.

12.Gudovskikh A.S., Kleider J.P. Capacitance spectroscopy of amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells at forward bias and under illumination // Appl. Phys. Letter. 2007. Vol. 90, P. 034104.

13.Determination of band offsets in a-S:H/c-Si heterojunctions from capacitancevoltage measurements: capabilities and limits / A.S. Gudovskikh, S. Ibrahim, J.-P. Kleider, J. Damon-Lacoste, P. Roca i Cabarrocas, Y. Veschetti, P.-J. Ribeyron // Thin Solid Films. 2007. Vol. 515, P. 7481-7485.

14.Godet C., Kleider J.P., Gudovskikh A.S., Frequency scaling of ac hopping transport in amorphous carbon nitride // Diamond & Related Materials. 2007. Vol. 16, P. 1799–1805.

15.Godet C., Kleider J.P., Gudovskikh A.S., Scaling analysis of field-enhanced bandtail hopping transport in amorphous carbon nitride // Phys. Stat. Sol. (b). 2007. Vol. 244, P. 2081-2099.

16.High interfacial conductivity at amorphous silicon/crystalline silicon heterojunctions / J.P. Kleider, M. Soro, R. Chouffot, A.S. Gudovskikh, P. Roca i Cabarrocas, J. Damon-Lacoste, D. Eon, P-J. Ribeyron // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. Vol. 354/19-25, P. 2641-2645.

17.Kleider J. P. , Gudovskikh A.S., Roca i Cabarrocas P. Determination of the conduction band offset between hydrogenated amorphous silicon and crystalline silicon from surface inversion layer conductance measurements // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 92, P. 162101.

30

18.Comparison of photoluminescence and capacitance spectroscopies as efficient tools for interface characterisation of heterojunction solar cells / R. Chouffot, S. Ibrahim, R. Brüggemann, A.S. Gudovskikh, J.P. Kleid er, M. Scherff, W.R. Fahrner, P. Roca i Cabarrocas, D. Eon, P.-J. Ribeyron // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. Vol. 354/19-25, P. 2416-2420.

19.Numerical modelling of GaInP solar cells with AlInP and AlGaAs windows / A.S. Gudovskikh, N.A. Kaluzhniy, V.M. Lantratov, S.A. Mintairov, M.Z. Shvarts, V.M. Andreev // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, P. 6739-6743.

20.New method for interface characterisation in heterojunction solar cells based on diffusion capacitance measurements / A.S. Gudovskikh, R. Chouffot, J. P. Kleider, N.A. Kaluzhniy, V.M. Lantratov, S.A. Mintairov, J. Damon-Lacoste, D. Eon, P. Roca i Cabarrocas, P.-J. Ribeyron // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, P. 6786-6790.

21.Godet C., Kleider J.P., Gudovskikh A.S., Electric field-controlled sign of the capacitance in metal-carbon nitride-metal devices // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. Vol. 354/19-25, P. 2637-2640.

22.Electronic and structural properties of the amorphous/crystalline silicon interface / J.P. Kleider, R. Chouffot, A.S. Gudovskikh, P. Roca i Cabarrocas, M. Labrune, P.-J. Ribeyron and R. Brüggemann // Thin Sol id Films. 2009. Vol. 517 (23), P. 6386-6391.

23.Свойства границ раздела в солнечных элементах на основе GaInP / А.С. Гудовских, Н.А. Калюжный, В.М. Лантратов, С.А. Минтаиров, М.З. Шварц,

В.М. Андреев // ФТП. 2009. T. 43, C. 1403-1408.

24.III-phosphides heterojunction solar cell interface properties from admittance spectroscopy / A. S. Gudovskikh, J. P. Kleider, R. Chouffot, N. A. Kalyuzhnyy,S. A. Mintairov and V. M. Lantratov // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. Vol. 42, P. 165307.

25.Band structure at heterojunction interfaces of GaInP solar cells / A.S. Gudovskikh, J. P. Kleider, N.A. Kalyuzhnyy, V.M. Lantratov, S.A. Mintairov // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2010. Vol. 94, P. 1953-1958.

26.Observation by conductive-probe atomic force microscopy of strongly inverted surface layers at the hydrogenated amorphous silicon/crystalline silicon heterojunctions / O. A. Maslova, J. Alvarez, E. V. Gushina, W. Favre,M. E. GueunierFarret,A. S. Gudovskikh, A. V. Ankudinov, E. I. Terukov, and J. P. Kleider // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 97, P. 252110.

27.Study of the interfacial properties of amorphous silicon/n-type crystalline silicon heterojunction through static planar conductance measurements / W. Favre, M. Labrune, F. Dadouche, A. S. Gudovskikh, P. Roca i Cabarrocas, and J. P. Kleider // Phys. Status Solidi C. 2010. Vol. 7, No. 3–4, P. 1037– 1040.

28.Германиевые субэлементы для многопереходных фотоэлектрических преобразователей GaInP/GaInAs/Ge / Н.А. Калюжный, А.С. Гудовских, В.В.