PDF《光照和偏压对微晶硅薄膜室温电导的影响 ！》

光照和偏压对微晶硅薄膜室温电导的影响! 余云鹏! 林璇英 林舜辉 黄锐(汕头大学物理系, 汕头 "#"$%&) ('$$" 年%月'# 日收到;

'$$" 年## 月(日收到修改稿) 报道了 等离子体化学气相沉积方法制备的未掺杂微晶硅薄膜, 在短时间光照或加上直流偏压后其室 温暗电导随时间缓慢变化的行为0

12324 散射谱结果表明, 薄膜的晶态体积比大于 ($5

0 暗电阻的实验结果显示: 材料具有弱的持久光电导效应;

薄膜的暗电导在外加直流电场的作用下缓慢上升, 电场反向后出现暗电导的恢复 过程, 而且暗电导变化速度与偏压大小和温度有关0 根据异质结势垒模型, 指出外加条件下载流子的空间分离和 重新分布以及材料非均匀性造成的势垒是引起电导缓慢变化的主要原因0 关键词:微晶硅,电导率,薄膜 6,('7$+,('8$ !国家重点基础研究发展规划 (批准号: 9'$$$$'7'$7) 资助的课题0 ! :;

32*A>0 BC>0 D4 #E 引言微晶硅薄膜不仅具有高的光吸收系数的优点, 而且有低的光致衰减特性, 在制作工艺上也容易实 现低成本的大面积低温生长, 能满足器件对稳定和 低价的要求0 因此, 它是薄膜光伏电池和显示器件 领域中一种重要的半导体材料 [#―&]

0 这类非晶相和 晶相两相共存的硅材料, 其微观传导机制有别于非 晶硅和单晶硅0 随着膜内晶粒大小和结晶度的改 变, 它的导电和稳定特性有很大变化0 多晶硅一般 具有几十纳米以上的晶粒和相当小的晶界, 电导率 比较高, 其电输运机制可由晶界势垒 (9FG) 模型进 行描述 [-, "]

0 纳米晶硅的晶粒虽然很小, 但量子效应 显著, 也有较高的电导率, 异质结量子点模型对此做 了解释 [%, (]

0 对于微晶硅, 它是一种介于多晶硅和纳 米晶硅的共相材料, 电导率明显低于上述所提的两 种晶化硅材料0由于材料的非均匀性和内部亚稳非 晶相的存在, 使它的输运特性和稳定性问题比较复 杂, 至今仍是人们研究的重要问题[&, 7―#$]

0 在对等离子体化学气相沉积 (H:+IJ) 方法制备 的微晶硅薄膜的稳定性和电导进行研究的实验中, 我们已经观测到了一些有特点的现象 [##]

0 在恒温 ("$ K) 条件下, 电导随着光照时间延长而增大, 与2;

)*: /中著名的 );

L 效应规律相反0 最近, 我们还 观察到在恒定的直流偏压下薄膜暗电导随时间而缓 慢变化, 变化速度与偏压及测量温度有关0 对微晶 硅薄膜这种电导变化行为的分析至今鲜见报道0 本 文将采用两相结构的势垒模型对这一问题及短暂光 照后电导的衰减现象做一些探讨, 这对于微晶硅薄 膜电导的实验研究是有一定意义的0 'E 实验方法 采用频率 #&E"% M/N 的H:+IJ 方法制备微晶 硅薄膜样品 [#']

0 制备工艺如下: 源气体是 反应室气压为 #$$ H2, 玻璃衬底温度为 '"$ K, 射频 功率为 %$ L, 气体总流量保持 -$ D3& .

3*4 , 通过改变 氢稀释比 !/ 获得不同结晶度的薄膜0 我们样品的 !/ 值分别是 8$5 (# O 样品) , %'E"5 (' O 样品) 和&"5 (& O 样品) , 薄膜厚度都在 '"$

43 左右0

12324 散射 谱是在厦门大学测试中心完成的0 测量电导率时, 样品放置在低于#$ H2 的真空室中, 由PB*AQ,B37"6) %"5"G [?] HA I I, B.(: J K, 2+'(: *

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