Введение
Глава 1. Современные представления о гетероструктурах на основе аморфных полупроводников 14
1.1. Приборы на основе аморфных полупроводников 14
1.1.1. Тонкопленочный полевой транзистор 16
1.1.2. Высоковольтный тонкопленочный полевой транзистор 17
1.1.3. Датчики изображения 18
1.1.4. Солнечные батареи 18
1.1.5. Фотодетектор на основе a-Si:H и его сплавов 20
1.2. Энергетические диаграммы гетероструктур на основе кристаллических и аморфных полупроводников 21
1.2.1. Модель энергетической диаграммы гетероструктуры на основе кристаллических полупроводников 21
1.2.2. Особенности зонной диаграммы гетероструктур на основе аморфных полупроводников 23
1.2.2.1. Модели энергетических состояний в неупорядоченных полупроводниках 24
1.2.2.2. Модель энергетической диаграммы гетероструктуры аморфный/кристаллический полупроводник 25
1.3. Механизмы токопереноса в гетероструктурах на основе кристаллических и аморфных полупроводников 28
1.3.1. Диффузионная модель 29
1.3.2. Модель термической эмиссии 30
1.3.3. Модели, описывающие механизм переноса носителей заряда с помощью туннелирования 32
1.3.3.1. Простейшие модели туннелирования 32
1.3.3.2. Модель многоступенчатого туннелирования с захватом и эмиссией носителей на ловушках 35
1.3.4. Ток, обусловленный генерацией и рекомбинацией носителей в обедненном слое 36
1.3.5. Ток, ограниченный объемным зарядом (ТООЗ) 37
1.3.6. Эквивалентная электрическая схема гетероструктуры a-Si:H(n-ran)/c-Si 40
1.4. Выводы по главе 1 42
Глава 2. Технология получения и методики измерений электрофизических и оптоэлектронных свойств тонких пленок и гетероструктур на основе аморфных полупроводников 44
2.1. Технологии получения полупроводниковых аморфных пленок 44
2.2. Методы исследования электрофизических и оптоэлектронных
свойств гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник 48
2.2.1. Измерение температурных зависимостей вольт-амперных характеристик гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов 48
2.2.2. Измерение спектральных зависимостей вольт-амперных характеристик гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов 49
2.3. Методы исследования состава и структуры пленок a-Si:H и
сплавов на его основе 50
2.3.1. Рентгеновский микрозондовый анализ 50
2.3.2. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда 51
2.3.3. Вторичная ионная масс-спектроскопия (ВИМС) 52
2.3.4. ИК - спектроскопия 53
2.3.5. Электронный парамагнитный резонанс 56
2.4. Методы исследования оптических и электрофизических свойств пленок гидрогенезированного аморфного кремния и сплавов на его основе 57
2.4.1. Определение положения уровня Ферми в a-Si:H и его
сплавах 57
2.4.2. Определение оптической ширины запрещенной зоны пленок a-Si:H и его сплавов по спектрам оптического пропускания 58
2.5. Методы определения энергетического распределения плотности состояний в щели по подвижности аморфного полупроводника 59
2.5.1. Методика моделирования температурной зависимости фотопроводимости 59
поглощения, измеренной по методу постоянного фототока 61
2.5.3. Моделирование вольт-фарадных характеристик гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов 63
2.6. Выводы по главе 2 65
Глава 3. Исследование свойств гетероструктур на основе аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов 67
3.1. Гетероструктуры a-Si:H/c-Si 67
3.1.1. Температурные зависимости В АХ гетероструктур a-Si:H/c-Si 68
3.1.1.1. Прямые ветви ВАХ 68
3.1.1.2. Обратные ветви ВАХ 72
3.1.2. Спектральные характеристики гетероструктур a-Si:H/c-Si 75
3.2. Гетероструктуры a-Si:H(n-THn)/c-Si 78
3.2.1. Прямые ветви ВАХ 78
3.2.2. Обратные ветви ВАХ 82
3.3. Гетероструктуры a-SiC:H/c-Si 84
3.3.1. ВАХ гетероструктур a-SiC:H/c-Si 85
3.3.1.1. Область прямых смещений 85
3.3.1.2. Область обратных смещений 89
3.3.2. Спектральные характеристики гетероструктур a-SiC:H/c-Si 93
3.4. Гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si 95
3.4.1. ВАХ гетероструктур a-SiGe:H/c-Si 95
3.4.1.1. Область прямых смещений 96
3.4.1.2. Обратные ветви ВАХ 99
3.4.2. Спектральные характеристики гетероструктур a-SiGe:H/c-Si 103
3.5. Выводы по главе 3 105
Глава 4. Исследование свойств пленок a-Si:H и его сплавов 108
4.1. Свойства пленок a-Si:H 108
4.1.1. Анализ микроструктуры пленок a-Si:H по данным ИК-спектроскопии 108
4.1.2. Оптические и электрофизические свойства a-Si:H 109
4.1.3. Плотность состояний в a-Si:H и на границе раздела гетероструктуры a-Si:H/c-Si 112
4.2. Свойства пленок a-Si:H (п-тип) 115
4.2.1. Химический состав пленок a-Si:H (п-тип) 115
4.2.2. Анализ микроструктуры пленок a-Si:H(n-THn) с помощью ИК спектроскопии 116
4.2.3. Оптические и электрофизические свойства пленок а-ЭШп-типа 118
4.3. Свойства пленок a-SiC:H 120
4.3.1. Химический состав пленок а-SiC.H 121
4.3.2. Микроструктура тонких пленок сплава a-SiC:H 122
4.3.3. Оптические и электрофизические свойства a-SiC:H 123
4.3.4. Плотность состояний в a-SiC:H и на границе раздела
гетероструктур a-SiC:H/c-Si 126
4.4. Свойства пленок a-SiGe:H 128
4.4.1. Состав пленок a-SiGe:H 128
4.4.2. Микроструктура тонких пленок a-SiGe:H 129
4.4.3. Оптические и электрофизические свойства a-SiGe:H 131
4.4.4. Плотность состояний в щели по подвижности a-SiGe:H и на границе раздела гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si 133
4.5. Выводы по главе 4 136
Глава 5. Природа энергитических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах на основе a-Si:H и его сплавов 140
5.1. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-Si:H/c-Si 140
5.1.1. Моделирование температурных зависимостей В АХ и особенности токопереноса при прямых смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si 140
5.1.2. Моделирование температурных зависимостей В АХ и особенности токопереноса при обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si 150
5.2. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-Si:H(n-THn)/c-Si 158
5.2.1. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при прямых смещениях в гетероструктурах a-Si:H(n-ran)/c-Si 159
5.2.2. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H(n-ran)/c-Si 166
5.3. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si 175
5.3.1. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при прямых смещениях в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si... 175
5.3.2. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при обратных смещениях в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si.. 182
5.4. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si 188
5.4.1. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при прямых смещениях в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si... 188
5.4.2. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при обратных смещениях в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si 194
5.5. Выводы по главе 5 200
Основные результаты и выводы 205
Литература
