WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

представлены данные об отношении ph/ph(0) для двух PECVD-пленок, близких к собственным, осажденных при Ts = 390C, но имеющих тем не менее различное содержание водорода. Характеристики пленок приведены в табл. 2. Видно, что величина падает с уменьшением CH. Поэтому при Ts = const и c - F = const стабильность, казалось бы, определяется содержанием водорода, однако такое заключение не представляется корректным, поскольку помимо различных CH пленки имеют различную микроструктуру. Это следует из анализа их ИК спектров (рис. 4): сдвиг максимума поглощения в сторону 2010 см-1 свидетельствует о наличии кластерированных комплексов SiH, расположенных по границам ”зерен” аморфной пленки. Отсутствие микрокристаллических зерен в данных пленках следует из рассмотрения рамановских спектров: в окрестностях полосы TO-фононов характерный пик в области примерно 520 см-1 отсутствует. Это убедительно показано на рис. 5, где представлены рамановские спектры как для Рис. 5. Рамановские спектры I() для пленок a-Si : H № 4 (1) пленки №2a, так и для пленки №4, принадлежащей к и №2a (2) (см. табл. 1).

области II — одной из лучших по стабильности. Видно, что эти спектры почти полностью идентичны.

Таким образом, низкая стабильность таких пленок, как CH = var) не удается связать эффект СВ напрямую с № 2а, имеющих при Ts = const и c - F = const содержанием водорода в пленках.

повышенные значения CH, обусловлена их рыхлой неНепосредственную связь эффекта СВ и величигомогенной структурой и, соответственно, пониженной ны CH удалось установить при исследованиях ряда плотностью, что способствует диффузии водорода, отриPECVD-пленок, осажденных при Ts = 300390C, близцательно влияющей на стабильность [3,20]. Очевидно, ких к собственным. При наличии гомогенной структуры что и в данном случае (Ts = const, c - F = const, содержание водорода в них изменялось от 9 до 4 ат% и соответственно падала величина [17].

Таблица 2. Параметры пленок, данные для которых предстаРассмотрим теперь результаты исследований пленок влены на рис. a-Si : H группы IV, осажденных методом MASD при T = 300 и 350C. На рис. 3 вместе с данными для собТипы ственных PECVD-пленок, осажденных при Ts = 390C, № Ts, c - F, CH, R комплексов пленки C эВ ат% приведены данные для собственной MASD-пленки, осаSi–H жденной при Ts = 300C, содержащей 10 ат% водорода, 1 390 0.71 4 0 0.1 SiH комплексы (SiH2)n и имеющей параметр R = 0.65.

2 390 0.71 13 0 0.3 SiH, (SiH)n Видно, что для нее = 0, т. е. она наиболее ста3 300 0.71 10 0.65 0 SiH, (SiH2)n бильная. На рис. 6 представлены данные об изменении Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 488 О.А. Голикова, М.М. Казанин, В.Х. Кудоярова максимальными R и минимальными CH. Однако тогда водорода может не хватать для пассивации оборванных связей во всем объеме пленки, что отрицательно скажется на величине ph до засветки. Действительно, в работе [10] отмечалось резкое снижение ph для пленок, имеющих R 1 и CH = 5 6 ат%. Поэтому для улучшения стабильности материала без ухудшения его электронного качества необходимо оптимальное сочетание указанных структурных параметров.

Рис. 6. Зависимость относительного изменения фотопровоЗаключение димости ph пленок a-Si : H, осажденных при Ts = 350C, от времени засветки t. Цифры на рисунке соответствуют номерам В результате проведенных исследований эффекта пленок в табл. 3.

Стеблера–Вронского для нелегированного a-Si : H, осажденного при высоких температурах Ts = 300 400C, сделаны следующие выводы.

отношения ph/ph(0) с ростом времени засветки для 1. Скорость деградации фотопроводимости пленок пленок, осажденных при 350C. Характеристики пленок a-Si : H, осажденных при Ts = const, содержащих изолиприведены в табл. 3. Две из них, близкие к собственным, рованные комплексы SiH и SiH2 и имеющих микрострукосаждались методами MASD и PECVD (при сильном турный параметр в диапазоне R = 0 0.3, определяется разбавлении силана гелием) и, имея величины R, близкие положением уровня Ферми до засветки, резко падая к нулю, отличались содержанием водорода CH. Две с ростом зазора c - F, и напрямую не связана с другие пленки, осажденные методами PECVD и MASD, содержанием в пленках водорода CH.

имели равные значения c - F = 0.64 эВ, но 1-я из них 2. Существенное увеличение скорости деградации фосодержала кластерированные комплексы (SiH)n, а 2-я — топроводимости пленок a-Si : H, имеющих повышенные комплексы SiH2. Видно, что именно эта пленка, по сравCH при Ts = const, c - F = const, связано с нению с другими, осажденными при данной Ts, наиболее негомогенностью их структуры вследствие образования стабильна. Сравнивая данные для двух MASD-пленок, кластерированных комплексов (SiH)n. Поэтому прямую имеющих равные R = 0.65, но отличающиеся типом связь между CH и установить не удается.

дигидридных комплексов (рис. 3 и 6), можно заключить, 3. Пленки, осажденные при Ts = const и близкие что по скорости деградации они сравнимы.

к собственным, обладают повышенной стабильностью.

Величина для таких пленок последовательно падает Таблица 3. Параметры пленок, данные для которых предстас ростом Ts, т. е. с уменьшением содержания водорода влены на рис. CH. В этом случае устанавливается прямая связь между CH и скоростью деградации фотопроводимости ph.

№ c - F, CH, Типы R 4. Скорости деградации фотопроводимости пленок пленки эВ ат% комплексов a-Si : H, содержащих комплексы SiH2 или (SiH2)n име1 0.71 5 0.0 0.09 SiH ющие R 0.65, близки к нулю, т. е. при прочих равных 2 - 10 0.1 0.20 SiH, SiHусловиях (c - F = const, Ts = const, CH = const) эти 3 0.64 20 0.3 0.3 SiH, (SiH)n пленки имеют самую высокую стабильность.

4 0.64 6 0.65 0 SiH, SiHРабота была поддержана грантом INTAS № 931916.

Авторы благодарят своих коллег из Ecole PolytechСогласно [15], комплексы SiH2 и (SiH2)n располагаnique (Palaiseau, France) и Philipps University (Marburg, ются на поверхностях микрополостей, изолированных FRG) за плодотворное сотрудничество.

друг от друга, и поэтому при отжиге пленки с такой структурой показывают повышенную термическую стабильность: подвижность водорода в этом случае сни- Список литературы жается, и поэтому его эффузия происходит при более [1] D.I. Stabler, C.R. Wronski. Appl. Phys. Lett., 31, 292 (1977).

высоких температурах отжига, чем для стандартных [2] H. Fritzsche. MRS Symp. Proc., 336, 227 (1994).

PECVD-пленок, содержащих преимущественно изолиро[3] Y. Liang, N. Maley, J.R. Abelson. J. Appl. Phys., 75, ванные комплексы SiH. По-видимому, сравнительно низ(1994).

кая подвижность водорода является причиной повышен[4] R. Meaudre, M. Meaudre, S. Vignoli, P. Poca i Cabarrocas, ной стабильности также и при засветке пленок a-Si : H с Y. Bouizem, M.L. Theye. Phil. Mag. B, 67, 497 (1993).

указанной структурой. Таким образом, казалось бы, для [5] D. Caputo, G. de Cesare, F. Irrera, F. Palma, M.C. Rossi, улучшения стабильности следует изготавливать пленки G. Conte, G. Nobile, G. Fameli. J. Non-Cryst. Sol., 170, a-Si : H с изолированными друг от друга микрополостями, (1994).

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № Эффект Стаблера–Вронского в зависимости от положения уровня Ферми... [6] M. Stutzmann, W.B. Jackson, C.C. Tsai. Phys. Rev. B, 32, (1995).

[7] P. Hari, P.C. Tailor, R.A. Street. MRS Symp. Proc., 336, (1994).

[8] О.А. Голикова, В.Х. Кудоярова. ФТП, 29, 1128 (1995).

[9] О.А. Голикова, М.М. Казанин, О.И. Коньков, В.Х. Кудоярова, Е.И. Теруков. ФТП, 30, 405 (1996).

[10] О.А. Голикова, А.Н. Кузнецов, В.Х. Кудоярова, М.М. Казанин. ФТП, 30, 1879 (1996).

[11] P. Morin, P. Roca i Cabarrocas. MRS Symp. Proc., 336, (1994).

[12] W. Paul. In: Amorphous Silicon and related Materrials, ed.

by H. Fritzsche (World Scientific, Singapore, 1988) vol. 1A, p. 63.

[13] H. Wagner, W. Beyer. Sol. St. Commun., 48, 585 (1983).

[14] Z. Igbal, S. Veprec. J. Phys. C: Sol. St. Phys., 15, 377 (1982).

[15] K. Zellama, L. Chahed, P. Sladec, M.L. Theye, J.H. von Bardeleben, P. Roca i Cabarrocas. Phys. Rev.

B, 53, 3804 (1995).

[16] E. Sauvain, P. Pipoz, A. Shan, J. Hubin. J. Appl. Phys., 75, 1722 (1994).

[17] И.А. Курова, Н.Н. Ормонт, О.А. Голикова, В.Х. Кудоярова.

ФТП, 31, 536 (1997).

[18] О.А. Голикова. ФТП, 31, 281 (1997).

[19] P. Tzanetakis, N. Kopidakis, M. Androulidaki, C. Kalpouzos, P. Stradins, H. Fritzsche. MRS Symp. Proc., 377, 245 (1995).

[20] S. Bauer, T. Haage, B. Schroder, H. Oechsner. In: Abstracts of ICAS-16 (Kobe, Japan, 1995) p. 176.

Редактор Т.А. Полянская Staebler–Wronski effect depending on the Fermi level position and a structure of undoped amorphous hydrogenated silicon O.A. Golikova, M.M. Kazanin, V.Kh. Kudoyarova A.F. Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St.Petersburg, Russia

Abstract

Investigations of the degradation rate (ph t-) for undoped amorphous hydrogenated silicon films deposited at Ts = 300-400C have been carried out. Light-soaking was done by light of 100 mWcm-2, < 0.9 µ at 300 K for 5 hours. The value of was shown to depend on the Fermi level position (c - F) before light-soaking and it often depended indirectly on the hydrogen content in the film. Correlations between and silicon-hydrogen bonding (isolated SiH and SiH2), (SiH)n clusters, (SiH2)n chains have been established.

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.