2.Методики исследования

2.1Электрофизические измерения

Для измерения удельного электрического сопротивления на пластинах продольного и поперечного распила mc-Si используетсяприбор «РОМЕТР», принцип работы которого основан на четырёхзондовом методе. Главный элемент этого прибора зондовая головка, с линейным расположением зондов на расстоянии 1,3 мм друг от друга. УЭС вычисляется исходя из величины электрического тока, пропускаемого через крайние зонды головки, а также из значения разности потенциалов для средних головок.

В установке «РОМЕТР» уравнение температурной зависимости проводимости полупроводника выражается формулой:

(2.1)

где T- температура образца, E_g – ширина запрещённой зоны.

В данной формуле предусмотрен замер температуры образца и введение соответствующей поправки на выдаваемое значение УЭС при отклонении температуры от комнатной.

Для определения подвижности образцов mc-Si в виде пластинок прямоугольной формы, с толщеной 2±0,1 мм, использовалась схема для эффекта Холла (приборная линейка), включающая в себя: установку для контроля типа проводимости (генератор пилообразного напряжения; осциллограф КРС-S500, с функцией двухкоординатного графопостроителя), электромагнит ФЛ-1(Н=8800 Эрстед.) , амперметр М 367, милливольтметр В7-35(0.1–10 мА), источник питания постоянного тока Б5-43(0.1–10 мА), вольтамперометр цифровой Щ-1518 (на уровне десятков и сотен микровольт).

Контакты наносились с помощью In-Ga пасты на торцевые части образца.

Чтобы минимизировать погрешности, измерения проводились при двух направлениях тока и магнитного поля, а измеренные величины усреднялись для четырех пар контактов.

С помощью бесконтактногоСВЧ – резонаторного метода (стандарт SEMIMF1535) по кривой релаксации фотопроводимости рис.9осуществляется измерение времени жизни ННЗ.

Рис.9. Нарастание и спад фотопроводимости, соответственно, при включении и выключении фотовозбуждения.

Полученное из измерения значение t_ннз,называется эффективным временем жизни ННЗ. Объёмное время жизни находится из соотношения:

(2.2)

где τ_V- объёмное время жизни, τ_S– время поверхностной рекомбинации. Причём вклад от поверхностной рекомбинации можно разделить на две составляющих: диффузию и собственно поверхностную рекомбинацию:

= = (2.3)

где D – коэффициент диффузии ННЗ, S–скорость поверхностной рекомбинации, d - толщина образца. Изменение величина τ_srсильно влияет на эффективное время жизни. Для получения точного значения τ_V существуют три подхода:

1. Устранение поверхностной рекомбинации. Из условия τ_eff≈τ_V, добиваемся для τ_S пренебрежимо малого значения, за счёт окисление и/или пассивация поверхности согласно конкретной методике.

2. Использование поверхностной рекомбинации. Для выполнения условия τ_sr=0, за счёт ухудшения поверхности, добиваются бесконечного значения S. Тогда из формул (2.2) и (2.3):

- (2.4)

3. Измерение скорости поверхностной рекомбинации. Данный способ основан на использовании нескольких источников света, имеющих различный коэффициент поглощения в объёме полупроводника α. Здесь наблюдается различное влияние процессов поверхностной рекомбинации на результат измерения эффективного времени жизни. Объёмное время жизни ННЗ находится за счёт экстраполяции результатов измерения τ_effи α.

Для устранения влияния высших гармоник, точкой отсчёта для определения эффективное время жизни будет 0,7 сигнала фотопроводимости. В программе на лабораторной установке «ТАУМЕТР-2М» ( который, осуществляет генерацию избыточных носителей заряда за счёт воздействия на измеряемый образец полупроводника импульсным лазерным излучением), объёмное (точнее скорректированное эффективное) время жизни в программе, рассчитывается по формуле (2.4).