СЕ РІЗНИХ ПОКОЛІНЬ
72
РОЗПОДІЛ СЕ ЗА МАТЕРІАЛОМ
73
ВИГОТОВЛЕННЯ ФЕП НА ОСНОВІ Si
74
ПОВЕРХНЕВА РЕКОМБІНАЦІЯ
Поверхня СЕ э ефективним рекомбінаційним центром. Оскільки p-n- переходи в прямозонних матеріалах повинні бути мілкими, поверхнева рекомбінація суттєво погіршує ККД таких СЕ. Більш перспективним є
використання фотоелементів на основі гетеропереходів з широкозонним віконним шаром. Вікно відсуває область генерації носіїв від поверхні перетворювача.
Опанасюк А.С. 75
ГЕТЕРОПЕРЕХОДИ
Гетеропереходом (ГП) називають контакт двох напівпровідників, які розрізняються структурними та електрофізичними параметрами: кристалічною структурою, шириною забороненої зони,
величиною електронної спорідненості, діелектричними сталими, ефективною масою тощо. Внаслідок цього їх експериментальне дослідження та теоретичний опис набагато складніші
ніж у випадку p-n-переходів. Розрізняють ізотипні і анізотипні гетеропереходи. Якщо гетероперехід утворений двома напівпровідниками одного типу провідності, то говорять про ізотипний гетероперехід. Анізотипні гетеропереходи утворюються напівпровідниками з різним типом провідності.
Найбільш перспективними вважаються СЕ на основі ГП між сполуками А2В6 Гетеропереходи утворенні сполуками цієї групи, досліджуються вже більше 40 років. Однак в основному вивчені структури, де на монокристалічну підкладку з однієї сполуки різними методами нанесена епітаксіальна плівка іншої сполуки.
Серед сполук А2В6 тільки ZnTe і CdTe у нелегованому вигляді можуть мати діркову провідність, всі інші мають n-тип, тому створення анізотипних гетеропереходів можливе лише з даними матеріалами.
Опанасюк А.С. 76
ТИПОВА КОНСТРУКЦІЯ СЕ НА ОСНОВІ ГП
RF sputtering
Chemical bath deposition
Thermal evaporation
Sputtering+Selenization
DC magnetron sputtering
Опанасюк А.С. 77
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОНКОПЛІВКОВИХ ФЕП
substrat |
superstrat |
superstrat |
|
e |
e |
e |
78 |
|
|
|
СТАН ГЕТЕРОГРАНИЦІ
Критичні деформації і напруження і їх взаємозв'язок з механічними і електричними властивостями ГП:
L – дифузійна довжина неосновних носіїв заряду; єel – пружна деформація; єmf – деформація внаслідок невідповідності параметрів решіток; Si – швидкість рекомбінації носіїв на границі поділу; l – утворення
дислокацій невідповідності; 2 – ріст недосконалого кристалу; 3 – критична пружна деформація, яка викликає розмноження дислокацій; 4 – дислокація невідповідності у границі поділу; 5 – дислокації невід- повідності відсутні; 6 – критична деформація невідповідності, яка викликає утворення тріщин; 7 – тріщини.
При невідповідності параметрів гратки матеріалів ГП меншій 1% відбувається їх гетероепітаксіальне спряження, в результаті приповерхневі стани на міжфазній межі не виникають. При більшій невідповідності сталих гратки матеріалів (>1%) на гетеромежі виникає сітка дислокацій. При неузгодженості періодів гратки матеріалів більшій 7% на їх межі поділу виникає дуже велика кількість приповерхневих станів (Ns>1013 см-3)
Опанасюк А.С. 79
ВПЛИВ ГРАНИЦЬ ЗЕРЕН
•При встановлені впливу міжкристалітних меж на характеристики приладів з сепаруючими бар’єрами (фотодетекторів, СЕ тощо) їх звичайно поділяють на два типи:
•паралельні цьому бар’єру
•перпендикулярні йому.
•Носії які генеруються випромінюванням за межею паралельною p-n чи ГП практично повністю рекомбінують на зерномежевих станах і внеску у фотострум не вносять, суттєво погіршуючи характеристики приладів. При цьому міжкристалічні потенціальні бар’єри є суттєвими перепонами для носіїв заряду, які їх все ж перетнули. В результаті в полікристалічних напівпровідниках рухливість носіїв суттєво знижується у порівнянні з їх рухливістю у монокристалічному матеріалі.
0 e Vd /kT
•Межі перпендикулярні сепаруючому бар’єру призводять до зменшення струмів короткого
замикання Isc та напруги холостого ходу Uoc,, збільшення струмів втрати СЕ та інших приладів в яких генеруються носії заряду.
•Для мінімізації цих втрат зерна полікристалічних плівок повинні бути стовпчастими з розмірами, що перевищують подвоєну дифузійну довжину носіїв заряду (D>>2Ldif).
Опанасюк А.С. 80
ТИПИ ПОТЕНЦІАЛЬНИХ БАР’ЄРІВ НА МЕЖІ ЗЕРНА
Електрична активність різних меж є різною. Найменшу активність мають межі між когерентними двійниками та ДП, найбільшу висококутові міжзеренні. Останнім властива висока концентрація дислокацій, велика деформація кристалічної гратки і суттєва сегрегація домішок. Саме вони в значній мірі визначають електрофізичні характеристики полікристалічного матеріалу.
Vd - висота потенціального бар’єра, Ns - густина поверхневих станів
Опанасюк А.С. 81