Тезисы (стр. 1 )

Тезисы

Электрические свойства легированных бором пленок a-Si:H, подвергнутых высокотемпературному отжигу.

11 класс, ГОУ "Гимназия № 1 г. Назрань"

Научный руководитель:

, ,

Одним из самых интересных с научной точки зрения и перспективных для практического применения аморфных материалов, является аморфный гидрированный кремний – a-Si:H. Интерес к нему определяется его высокой фотопроводимостью, большим коэффициентом поглощения, а также дешевизной и высокой технологичностью этого материала.

На основе a-Si:H созданы: солнечные элементы с КПД до 13%, фотоэлементы, полевые транзисторы для адресации жидкокристаллических дисплеев, элементы памяти, запоминающие устройства, элементы интегральных схем и т. д.

Для изготовления полупроводниковых приборов необходимы материалы с различными свойствами. Особенностью пленок a-Si:H, является возможность изменять их свойства внешними воздействиями, в частности, термическим отжигом. Установление природы этих изменений, позволяет понять физику этого материала и новые возможности его практического применения.

Изменение свойств пленок a-Si:H под влиянием термического отжига, исследовалось во многих работах. Было установлено, что при температурах отжига , меньших температуры их получения , изменения параметров пленок незначительны и связаны с несовершенством изготовленных пленок, например, с неоднородностью распределения водорода.

При температурах отжига > ( – температура, соответствующая максимальной скорости выхода водорода из пленок), происходят существенные изменения электрических свойств пленок. Эти изменения обусловлены структурной перестройкой водородных связей и интенсивным образованием оборванных связей кремния.

Надо отметить, что исследования проводились в основном для пленок, отожженных в вакууме и только до температур отжига ниже 520єС. После отжига в вакууме при такой высокой температуре, из-за интенсивной эффузии водорода, наблюдались механические повреждения пленок. Это мешало проведению исследований их электрических свойств.

В настоящей работе проводился отжиг пленок a-Si:H при температурах выше 520єС. Отжиг проводился в потоке водорода, что уменьшало скорость эффузии водорода и существенно предотвращало механические повреждения пленок.

Целью настоящей работы было установление изменения электрических свойств нелегированных пленок a-Si:H, после высокотемпературного отжига их в потоке водорода.

Известно, что электрические и другие свойства пленок аморфного гидрированного кремния (a-Si:H) зависят от методов и технологических режимов их получения, а также от последующих внешних воздействий на них. Так в ряде работ [1-7] исследовалось влияние высокотемпературного отжига на свойства пленок a-Si:H. Отжиг осуществлялся в вакууме или в атмосфере аргона. Было установлено, что при высокотемпературном отжиге изменение электрических, оптических и других параметров пленок происходит в результате эффузии водорода из пленок и изменения водородно-кремниевых связей в них. В основном исследовались нелегированные пленки. Исследований влияния отжига на свойства легированных пленок значительно меньше. Отметим, что в ранее опубликованной нами работе [5] показано, что в результате отжига в вакууме легированных бором пленок при температурах Та≤4000∇ ⎪⎩⎝⟩⌡⎩™⎝∫ ⟩⎧∑⎤∑⎨⎝∑ ⌠⎩®⎨ ™∑⎧⎝ ⎢ ®◊⎣∑⎨∫⎨⎩⎡ ⎜⎩⎨∑ ⎝ ⌠®∑⎣⎝⎟∑⎨⎝∑ ⎝⌡ ⎪⎩®⎩™⎝⎧⎩⟩∫⎝. ⇑∫⎩∫ ⎬⎮⎮∑⎢∫ ⎩⟨⌠⟩⎣⎩®⎣∑⎨ ⌠®∑⎣⎝⎟∑⎨⎝∑⎧ ® ⎪⎣∑⎨⎢◊⌡ ⎢⎩⎨⎞∑⎨∫◊⎞⎝⎝ ⎬⎣∑⎢∫⎝⎟∑⟩⎢⎝ ◊⎢∫⎝®⎨⎦⌡ ◊∫⎩⎧⎩® ⟨⎩◊. ∈∫⎛⎝© ⎬∫⎝⌡ ⎪⎣∑⎨⎩⎢ ® ®◊⎢⌠⌠⎧∑ ⎪⎝ 4000∇0∇ ⎪⎝®⎩™⎝∫ ⎢ ⎬⎮⎮⌠⎜⎝⎝ ®⎩™⎩⎩™◊ ⎝ ∑⎜⎢⎩⎧⌠ ⌠®∑⎣⎝⎟∑⎨⎝⎭ ⎢⎩⎨⎞∑⎨∫◊⎞⎝⎝ ⎩⟨⎩®◊⎨⎨⎦⌡ ⟩®⎜∑⎡ ⎢∑⎧⎨⎝, ⎬⎨∑©∑∫⎝⎟∑⟩⎢⎝∑ ⌠⎩®⎨⎝ ⎢⎩∫⎩⎦⌡ ◊⟩⎪⎩⎣⎩⎛∑⎨⎦ ®⟨⎣⎝⎜⎝ ⟩∑∑™⎝⎨⎦ ⎜◊⎪∑⎤∑⎨⎨⎩⎡ ⎜⎩⎨⎦. ⇑∫⎩ ⎩⎪∑™∑⎣∑∫ ⟩⎧∑⎤∑⎨⎝∑ ⌠⎩®⎨ ™∑⎧⎝ ®©⎣⌠⟨⎫ ⎜◊⎪∑⎤∑⎨⎨⎩⎡ ⎜⎩⎨⎦ ⎝ ⎪⎩⎨⎝⎛∑⎨⎝∑ ⎪⎩®⎩™⎝⎧⎩⟩∫⎝ ⎪⎣∑⎨⎢⎝. ®◊⎢⎝⎧ ⎩⟨◊⎜⎩⎧ ⎪⎝ ⎩∫⎛⎝©∑ ® ®◊⎢⌠⌠⎧∑ ® ⌠⟩⎣⎩®⎝⌡ ⟩⎝⎣⎫⎨⎩⎡ ⎬⎮⎮⌠⎜⎝⎝ ®⎩™⎩⎩™◊ ⎪⎩⎣⎩⎛∑⎨⎝∑ ⌠⎩®⎨ ™∑⎧⎝ ⎝ ⎪⎩®⎩™⎝⎧⎩⟩∫⎫ ⎪⎣∑⎨⎢⎝ ⎨∑ ⎩∫◊⎛◊⎭∫ ⎝⎜⎧∑⎨∑⎨⎝ ⎢⎩⎨⎞∑⎨∫◊⎞⎝⎝ ⎬⎣∑⎢∫⎝⎟∑⟩⎢⎝ ◊⎢∫⎝®⎨⎦⌡ ◊∫⎩⎧⎩® ⎪⎝⎧∑⟩⎝ ⎪⎝ ®α>400€Κ. ∈∫⎛⎝© ⎪⎣∑⎨⎩⎢ ® ⎪⎩∫⎩⎢∑ ®⎩™⎩⎩™◊ ⎪⎝ ®◊>4000∇ ⌠⎧∑⎨⎫⎠◊∑∫ ⎬⎮⎮⌠⎜⎝⎭ ®⎩™⎩⎩™◊ ⎝⎜ ⎪⎣∑⎨⎩⎢ ⎝ ⎩⟨◊⎜⎩®◊⎨⎝∑ ⎩⟨⎩®◊⎨⎨⎦⌡ ⟩®⎜∑⎡ ⎢∑⎧⎨⎝, ⎟∫⎩ ™◊∑∫ ®⎩⎜⎧⎩⎛⎨⎩⟩∫⎫ ⎪⎩⎣⌠⎟⎝∫⎫ ⎝⎨⎮⎩⎧◊⎞⎝⎭ ⎩ ⎪⎩®∑™∑⎨⎝⎝ ⎪⎝⎧∑⟩∑⎡ ® ⎣∑©⎝⎩®◊⎨⎨⎦⌡ ⎪⎣∑⎨⎢◊⌡ ⎪⎩⟩⎣∑ ⎝⌡ ®⎦⟩⎩⎢⎩∫∑⎧⎪∑◊∫⌠⎨⎩©⎩ ⎩∫⎛⎝©◊.

Целью настоящей работы было исследование влияния высокотемпературного отжига в потоке водорода на электрические свойства пленок a-Si:H, легированных бором. Для установления влияния примеси бора на электрические свойства отожженных легированных пленок исследовались также одновременно отожженные нелегированные пленки a-Si:H, выращенные в тех же технологических режимах.

       В настоящей работе приведены результаты исследования темновой проводимости нелегированных и легированных бором пленок a-Si:H в широком диапазоне температур от 100 К до 480 К после их высокотемпературного отжига при 6500С в потоке водорода. При такой высокой температуре, близкой к температуре кристаллизации, возможны существенные структурные перестройки аморфной сетки и изменение водородных связей в ней, обусловленные, в частности, уменьшением содержания водорода в пленке. Это приводит к изменению величины и распределения плотности локальных энергетических уровней в щели подвижности, в результате чего изменяются электрические свойства пленок a-Si:H. Сравнение электрических свойств отожженных нелегированных и легированных пленок позволит установить влияние примеси на изменение электрических параметров пленок a-Si:H при их высокотемпературном отжиге.

Непонятно – что это? Введение или все хорошо известно? Откуда?

       Ранее? исследовалось изменение электрических свойств пленок a-Si:H при их отжиге в вакууме или в атмосфере аргона [ ]. Используемый нами высокотемпературный отжиг в потоке водорода уменьшает скорость эффузии водорода из пленок и может влиять на характер структурной перестройки аморфной сетки, а также уменьшать механические повреждения пленки, возникающие в процессе выхода из нее водорода.

       В работе Иисследовались пленки a-Si:H, полученные методом осаждения в плазме высокочастотного тлеющего разряда при температуре подложки 2500С. Легирование пленок бором проводилось из газовой фазы. Полная концентрация бора в пленках, определенная методом вторичной ионной спектроскопии, составляла 3⋅1018 см-3. Отжиг пленок проводился в потоке водорода при температуре 6500С в течение 30 мин.