Исследование влияния локализованных состояний на распределение пространственного заряда в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

J

На правах рукописи

Г

I003450376 МИШУСТИН Владислав Геннадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В БАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 3 О ИТ 2008

Рязань - 2008

Работа выполнена в Рязанском государственном радиотехническом университете

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Н.В. Вишняков

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор А.Г. Казанский

доктор физико-математических наук, профессор А.А. Трубицын

Ведущая организация: ГОУВПО "Институт общей и неорганической химии"

Защита состоится " 18 " ноября 2008 г. в // часов на заседании диссертационног совета Д 212.211.03 в Рязанском государственном радиотехническом университет по адресу: 390000 ГСП, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1. С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГРТУ

Автореферат разослан "//" № 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

1Л<0*Ч «л**»

доктор технических наук, профессор _ Колотилин Б.И.

<2и1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы.

Впервые массовый интерес к неупорядоченным полупроводниковым материалам возник в 50-х годах XX века. В основном это относилось к халькогенидным стеклообразным полупроводникам, а также аморфному кремнию и сплавам на его основе. Этот интерес был обусловлен освоением таких технологических приемов как гидрогенизация неупорядоченных полупроводников и их эффективное легирование. Это, в свою очередь, позволило получить удовлетворительные электрофизические характеристики полупроводниковых материалов и открыло широкие перспективы их приборного применения в различных областях электронной техники.

Неупорядоченные полупроводники характеризуются такими качествами как высокий коэффициент поглощения электромагнитного излучения и устойчивость к радиационному воздействию. Технологически имеются возможности низкотемпературного осаждения тонких полупроводниковых пленок на гибкие подложки большой площади, совместимость с традиционной кремниевой технологией, возможность управления электрофизическими свойствами материала за счет степени гидрогенизации и уровня легирования в процессе осаждения. Это позволило использовать неупорядоченные полупроводники в качестве различных высокочувствительных датчиков электромагнитного излучения, элементов памяти, в солнечной энергетике, в фотокопировальной и другой электронной технике.

Повышенный интерес к неупорядоченным полупроводникам в последние годы связан с динамичным развитием рынка плоских жидкокристаллических телевизионных панелей, где в качестве активного элемента управления изображением применяются матрицы тонкопленочных полевых транзисторов (ТПТ) на основе сплавов неупорядоченных полупроводников. В связи с этим следует заметить, что как в случае ТПТ-технологии, так и приборостроения в целом, работа по улучшению характеристик идет преимущественно по технологическому пути развития. Таким образом, улучшение электрофизических свойств материалов и эксплуатационных характеристик приборов достигается за счет варьирования технологических режимов, и зачастую, успех определяется интуицией инженеров-технологов.

Такой путь развития позволил достичь значительных успехов в разработке и изготовлении приборов различного назначения на основе неупорядоченных полупроводниковых материалов. Однако при таком подходе трудно заранее прогнозировать результаты, и успех зачастую определяется случайными факторами. До сих пор не существует единой общепризнанной теории, удовлетворительно описывающей физические процессы в некристаллических полупроводниках. Чаще всего использу-

ется традиционный математический аппарат, разработанный для кристаллических полупроводников, при этом особенности неупорядоченных материалов учитываются с помощью введения поправочных коэффициентов, полученных эмпирическим путем. Такой подход позволяет удовлетворительно решать частные задачи, связанные с расчетом характеристик конкретных приборов на основе определенных материалов, но теряет свою универсальность при незначительных изменениях электрофизических свойств материала.

Таким образом, понимание физических процессов в неупорядоченных полупроводниках и создание адекватного математического аппарата для их описания является актуальной задачей как с точки зрения фундаментальной науки, так и практического применения этого класса материалов. Поскольку отличие неупорядоченных полупроводников от их кристаллических аналогов обусловлено наличием непрерывного по энергии спектра плотности локализованных состояний в щели подвижности, необходимо установить взаимосвязь между параметрами распределения плотности локализованных состояний и электрофизическими свойствами этих материалов, а также характеристиками барьерных структур на их основе.

Целью работы является определение влияния плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченных полупроводников на пространственное распределение заряда, напряженности и электростатического потенциала электрического поля в барьерных структурах на их основе. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Анализ существующих методов экспериментального исследования электрофизических и оптических характеристик неупорядоченных полупроводниковых материалов.

2. Развитие времяпролетного метода исследования неупорядоченных полупроводников, позволяющего определять пространственное распределение объемного заряда и напряженности электрического поля в барьерных структурах на их основе.

3. Разработка и изготовление макета экспериментально-измерительного комплекса, реализующего модифицированный времяпролетный метод исследования неупорядоченных полупроводников.

4. Проведение экспериментальных исследований для определения влияния плотности локализованных состояний на характер распределения напряженности электрического поля и на основные параметры барьера: эффективную высоту барьера и ширину области пространственного заряда (ОПЗ).

Объекты исследований.

Основными объектами исследований были выбраны вертикальные и планар-ные структуры с барьерами на контакте металл — неупорядоченный полупроводник на основе сплавов аморфного гидрогенизированного кремния и углерода различного состава (а-81хС,_х:Н), полученных методами НЧ плазмохимического осаждения и реактивного распыления.

Научная новизна.

1. На основе решения одномерного уравнения Пуассона получены новые аналитические выражения, устанавливающие зависимость напряженности электрического поля и ширины ОПЗ от параметров распределения локализованных состояний в щели подвижности для барьерных структур на неупорядоченных полупроводниках. Полученные выражения отличаются от известных тем, что в них учитывается определяющая роль глубоких локализованных состояний на формирование барьера.

2. Впервые при определении коэффициента собирания фотогенерированного заряда учтена потеря части носителей за счет захвата на глубокие ловушки с последующей их рекомбинацией. Разработан соответствующий математический аппарат, необходимый для реализации модифицированного времяпролетного метода исследования неупорядоченных полупроводников.

3. Экспериментально установлено, что увеличение плотности локализованных состояний в середине щели подвижности приводит к перераспределению напряженности и электростатического потенциала электрического поля в барьерных структурах на основе а-БкН и а-БЮЛ. Профиль электростатического потенциала в прикон-тактной области утончается, что приводит к понижению эффективной высоты барьера из-за туннелирования носителей заряда.

4. Предложен усовершенствованный способ определения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника по экспериментально измеренному пространственному распределению напряженности электрического поля в ОПЗ.

Достоверность научных выводов.

Достоверность научных выводов по результатам работы обеспечена использованием комплекса независимых методов, в основе которых лежат различные физические принципы измерений: 1) модифицированный времяпролетный метод (МВПМ); 2) метод токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней (РСГУ); 3) метод вольт-амперных характеристик (ВАХ); 4) метод вольт-фарадных

характеристик (ВФХ); 5) метод оптического поглощения; 6) метод зондовой атомно-силовой микроскопии (АСМ), а также поверенного оборудования. Экспериментальные результаты находятся в хорошем согласии с теоретически рассчитанными значениями.

Научная и практическая значимость работы.

1. Модифицирован известный времяпролетный метод измерения напряженности электрического поля в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников.

2. Разработана и изготовлена комплексная измерительная установка для измерения напряженности электрических полей в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников, реализующая модифицированный времяпролетный метод исследования материалов с низкой подвижностью носителей заряда.

3. Предложен способ расчета электростатического потенциала, характеристической длины экранирования, пространственного распределения объемного заряда и ширины ОПЗ по известному распределению напряженности электрического поля в ОПЗ на контакте Me/a-Si:H.

4. Усовершенствован способ определения плотности локализованных состояний вблизи уровня Ферми и распределения плотности по энергии в щели подвижности а-Si:H по известному распределению напряженности электрического поля в ОПЗ на контакте Me/a-Si:H.

Положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Учет потери части заряда в результате рекомбинации в тонкопленочных барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников повышает точность измерения распределения напряженности внутреннего электрического поля модифицированным времяпролётным методом (погрешность снижается с 16% до 5 %).

2. Увеличение плотности локализованных состояний в щели подвижности a-Si:H повышает коэффициент прозрачности барьера (от 0 до 0.5 при изменении плотности от 1016 до 1018 эВ"'см"3), понижает эффективную высоту барьера и делает его тун-нельно-прозрачным для носителей заряда за счёт резкого сужения профиля электростатического потенциала вблизи границы металл - неупорядоченный полупроводник.

3. Новая математическая модель в виде системы аналитических выражений, основанная на учете влияния локализованных состояний на формирование барьера, устанавливающая взаимосвязь между параметрами распределения плотности лока-

лизованных состояний (в диапазоне от 1015 до 1019 эВ"'см"3) и пространственным распределением объемного заряда.

4. Усовершенствованный способ определения спектра плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника, в основе которого лежит измерение переменной характеристической длины экранирования, определяемой из экспериментального распределения напряженности электрического поля в ОПЗ.

5. Экспериментально-измерительный комплекс для определения напряженности электрических полей модифицированным времяпролетным методом исследования неупорядоченных полупроводников, позволяющий производить измерения в автоматизированном режиме с малой (~2%) погрешностью.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" (Москва, МЭИ, 2000, 2003), IV Международной конференции по физико-техническим проблемам электротехнических материалов и компонентов (Москва, МЭИ, 2001), Научно-технической конференции РГРТА (Рязань, РГРТА, 2000, 2002, 2004, 2006), Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (Москва, МГУ, 2001, 2002), 1-ой Российской конференции молодых ученых по физическому материаловедению (Калуга, 2001), First International Workshop on AMORPHOUS AND NANOSTRUCTURED CHALCOGENIDES: Fundamentals and Applications (Romania, Bucharest, 2001), Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (С.-Петербург, РГПУ им. А.И. Герцена, 2002), Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники" (С.-Петербург, 2002, 2004, 2006, 2008), IX Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (Москва, МЭИ, 2003), The fourth international edition of Romanian Conference on Advanced Materials ROCAM 2003 (Romania, Constanta, 2003).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 54 печатных работы, из которых 17 статей, 29 тезисы и труды конференций, 6 отчетов о НИР, 1 патент, 1 учебное пособие. Из них 7 работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 140 наименований и пяти приложений. Диссертация содержит 185 страниц машинописного текста, 116 формул, 4 таблицы, 51 рисунок.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи, указаны научная новизна и практическая значимость проведенной работы, а также выносимые на защиту научные положения.

Первая глава представляет собой обзор литературных данных, где кратко рассмотрены основные отличия электрофизических свойств неупорядоченных полупроводниковых материалов от их кристаллических аналогов, а также приведены основные методы их экспериментального исследования.

g(E), см"3эВ"' 1021

Ю20

10"

10

ю1

ю1'

V , ефо /fïd : Ж,

\\ N ^ J>ft 1 У

\ Его

1 ш,

о

0.4

0.8

Основное внимание уделено аморфному гидрогенизированному кремнию (а-БкН) как типичному представителю класса неупорядоченных тетраэдрических полупроводников. Рассмотрены особенности энергетического зонного строения а-БШ, влияние высокой плотности локализованных состояний (ПЛС) в щели подвижности а-БкН на его фундаментальные

1.2 1.6

Е-Ее эВ св°йства, а также проанализирова-

Рисунок 1 - Обобщенное распределение ны существующие модели распре-ПЛС в a-Si:H деления ПЛС в щели подвижности

по энергии. Структурные особенности неупорядоченных полупроводников, описываемые различными моделями энергетического распределения ПЛС, обобщены в интегральной модели распределения ПЛС на примере a-Si:H (рис. 1).

Экспериментальные методы определения ПЛС по физическим принципам измерений разделены на несколько групп. Это атомно-силовая микроскопия (АСМ), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), оптическая спектроскопия (люминесценция, оптическое поглощение, переходное индуцированное поглощение), а также

методы, основанные на измерении кинетических свойств (ВАХ, эффект поля, ВФХ, РСГУ). В отдельную группу выделены времяпролетные методы (измерение дрейфовой подвижности носителей заряда, метод переходного фототока, модифицированный времяпролетный метод (МВПМ)).

МВПМ позволяет экспериментально измерять распределение напряженности электрического поля в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников. МВПМ является весьма информативным при исследовании материалов с низкой подвижностью носителей заряда, таких как a-Si:H и родственные ему материалы.

Поставлена задача дальнейшего развития МВПМ. Для повышения точности необходимо дальнейшее изучение МВПМ, его математическое обоснование и разработка нового математического аппарата, учитывающего технические особенности реализации метода, а также особенности электрофизических свойств объекта исследований - барьерных структур на основе неупорядоченных полупроводников.

Вторая глава посвящена разработке и описанию математического аппарата для реализации МВПМ. Рассмотрены технические особенности применения МВПМ для исследования материалов с низкой подвижностью носителей заряда.

МВПМ позволяет исследовать неупорядоченные полупроводниковые материалы, обладающие высоким омическим сопротивлением (р - до 1014 Ом-см). С помощью МВПМ измеряют следующие параметры, характеризующие электрофизические свойства полупроводника: дрейфовые сдвиги для электронов и дырок цт, распределение напряженности F(x) и электростатического потенциала ф(х) электрического поля в ОПЗ полупроводника, плотность объемного заряда р(х) и ширину области пространственного заряда W, а также распределение плотности локализованных состояний в щели подвижности g(E).

При расчетах используются некоторые положения и допущения, основные из которых приведены ниже:

1) при контакте нелегированного a-Si:H и металла возникает запирающий

слой;

2) при формировании потенциального барьера на контакте Me/a-Si:H определяющую роль играют электрически и фотоактивные состояния, локализованные в щели подвижности;

3) при расчетах используется обобщенная модель распределения ПЛС. Распределение ПЛС аппроксимируется экспоненциальной функцией вида:

g(E) = gFOexp(P(E-EFO)), (1)

где Еро - энергия уровня Ферми (рис. 1);

4) используется приближение полного обеднения.

Решение одномерного урав-

Ф(х), В 0.8

0.6 0.4 0.2 0

\\l-gF i = 1016 см"3э В1

I w >чЦ)"см-3э В1

гЧ 1018 см"3эВ* •^м-'эВ1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

X, мкм

Рисунок 2 - Расчетное распределение <р(х) в зависимости от величины ПЛС в a-Si:H

нения Пуассона с учетом допущений и граничных условий позволяет получить новые аналитические выражения для распределения напряженности (2) и электростатического потенциала (3) электрического поля в зависимости от величины ПЛС в щели подвижности.

ВД-,

Р28Е0

ф(х) = -—In ре

cos(-

V2LS W-x

-ñu

(2)

(3)

где §Р0 - значение ПЛС вблизи уровня Ферми, р - параметр распределения ПЛС в щели подвижности, х - координата, отсчитываемая от границы раздела с металлом вглубь полупроводника (рис. 2). Ширина ОПЗ (\У) и характеристическая длина экранирования (Ь8) электрического поля рассчитываются по (4) и (5):

внутреннее поле

w =

Le =

2ss0 e2gF0

arceos

ехр(_Ре(Фо-У))

ее г

'e2gF0

(4)

(5)

2- внешнее поле

Рисунок 3 - Иллюстрация физического принципа МВПМ

где (ро - контактная разность потенциалов, V — внешнее смещение. Таким образом, установлена взаимосвязь между параметрами распределения ПЛС в a-Si:H (gF0, Р) и пространственным распределением объемного заряда на контакте Me/a-Si:H (cp(x), F(x), W).

Далее рассматривается метод Гехта, который лежит в основе МВПМ и заключается в измерении коэффициента собирания фотогенерирован-ного заряда. Модификация метода заключается в

том, что с целью повышения точности измерений внешнее поле (2) прикладывается навстречу внутреннему (1), при этом экспериментальная структура освещается импульсом монохроматического света (рис. 3). Точность измерений повышается за счет учета потери части фотогенерированного заряда в процессе дрейфа под действием суперпозиции внутреннего и внешнего электрических полей.

Приведен вывод

математических зависимостей для МВПМ, учитывающих особенности электрофизических свойств неупорядоченных полупроводников. В результате разработан математический аппарат, позволяющий экспериментально измерять распределение напряженности внутреннего электрического поля в ОГО барьерной структуры. Напряженность Б(х) и координата хс, в которой она измеряется, рассчитываются по формулам (6) и (7) соответственно:

а

1-ехр

х„

Генератор прямоугольных импульсов_

Высоковольтный Лампа-

источник вспышка

питания ИСШ-ЮОх-ч (Ю

Блок регистрации и питания ЭКИ-БРП^

Монохроматор МДР-23

Полупрозрачное зеркало

Дифракционная решетка

Измерительная ячейка ©

Экспериментальная структура

I®

Г1

'Микроконтроллер -ЦАП/АЦП

я? _

Прецизионный интегрирующий д ифференциальный усилитель

Рисунок 4 - Функциональная схема экспериментально-измерительного комплекса, реализующего МВПМ

= ехр(-ас1)(с1-хс)

1-ехр

с1-х,.

(6) (7)

где У(с = о) - напряжение, при котором коэффициент собирания фотогенерированного заряда равен нулю; с! - толщина экспериментальной структуры, а — коэффициент поглощения света при данной длине волны.

Экспериментально измеренное распределение поля в ОПЗ аппроксимируется экспоненциальной функцией вида:

F(x) = F0exp(-x/Ls), (8)

где F0 - напряженность на границе раздела Me/a-Si :Н, a Ls - характеристическая длина экранирования электрического поля в a-Si:H, которая является переменной величиной и зависит от координаты. Это позволяет рассчитать распределение ПЛС по энергии в щели подвижности.

По результатам, полученным во второй главе, сделаны выводы, где обобщены данные о возможностях, области применения и ограничениях МВПМ для исследования a-Si:H и других неупорядоченных полупроводников.

В третьей главе представлена экспериментальная часть работы. Разработан и изготовлен экспериментально-измерительный комплекс, реализующий модифицированный времяпролетный метод исследования материалов с низкой подвижностью носителей заряда (рис. 4). Рассмотрены характеристики экспериментального оборудования для исследования неупорядоченных полупроводников методами ВАХ, ВФХ и РСГУ. Проанализированы возможные источники ошибок при проведении экспериментов и обработке полученных результатов, а также проведен расчет погрешности измерительного оборудования.

Для проведения комплексного исследования барьерных структур на осно-тсо ве неупорядоченных полупроводников разработаны и изготовлены образцы а-БкН и а-БЮ.-Н с заданной структурой и топологией (рис. 5).

Рисунок 5 - Структура экспериментальных образцов

1 А/см"2

4ХЮ"4 ЗхЮ"4 2x10"4 1хЮ"4 О

А A t = 70 °С •

А •t= • 50 °С

А А • • ЛЫ-М- 1 = 20 °С ■ ■

С, пФ/см 4хЮ"7г,

3.5хЮ"7-«

ЗхЮ"7- <

2.5x10"7'

2x10'7"

f = 25Гц

в 9 ?

О

6 8 и, В

-6 -4 -2 0 2 4 6 6 и'в

Рисунок 6 - Экспериментальные ВАХ (а) и НЧ ВФХ (б) структуры AI/a-Si:H/AI

10

Проведены измерения ВАХ и ВФХ барьерных структур на основе а-8кН и а-81С:Н (рис. 6). По экспериментальным результатам идентифицирован механизм то-копереноса, рассчитана энергия активации проводимости, получены величина встроенного потенциала (по результатам ВАХ фв = 0.60 ± 0.09, по НЧ ВФХ фВ = 0.70 ± 0.05) и основные электрофизические характеристики экспериментальных структур.

hv,3B

Рисунок 7 - Спектральная зависимость коэффициента поглощения

Рисунок 8 - АСМ изображение границы пленки a-Si:H

Проведены оптические измерения, по результатам которых получена спектральная зависимость коэффициента поглощения, а также определена оптическая ширина запрещенной зоны (рис. 7). Методом АСМ исследована поверхность пленок a-Si:H и a-SiC:H, а также измерены толщины экспериментальных структур (рис. 8).

F(x), В/см

2хЮ'

1.5x10'

Ф(х), В 0.5

0.4 0.5

X. мкм

Рисунок 9 - Распределение напряженности внутреннего электрического поля

0.4 0.5

X, мкм

Рисунок 10 - Распределение электростатического потенциала

Проведены измерения распределения напряженности внутреннего электрического поля в барьерных сэндвич структурах А1/а-8кН/ТСО/А1 (рис. 9). Получено,

что при увеличении ПЛС (от 1016 до 1018 эВ"'см"3) происходит утончение профиля электростатического потенциала, в результате коэффициент прозрачности барьера повышается (от 0 до 0.5) из-за туннелирования носителей заряда.

По экспериментально измеренному распределению напряженности электрического поля рассчитаны профиль электростатического потенциала (рис. 10) и значение характеристической длины экранирования в a-Si:H в зависимости от координаты в ОПЗ. По этим данным рассчитан спектр ПЛС в щели подвижности a-Si:H (рис. 11).

g(E), см'3эВ 1019

G, от. ед. 0.8

0.7

0.4 0.5 Е - ЕР, эВ

Рисунок 11 - Спектр ПЛС в щели подвижности a-Si:H

0.5

1 - без учета перераспределения поля „

2 - с учетом перераспределения поля

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

X, мкм

Рисунок 12 - Зависимость коэффициента собирания от толщины структуры

Четвертая глава посвящена практическому применению аморфного гидроге-низированного кремния и сплавов на его основе (а-810е:Н, а-БЮ'.Н) в солнечной энергетике. Кратко рассмотрены основные полупроводниковые материалы и типовые конструкции фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Проведен анализ факторов, определяющих эффективность ФЭП и стабильность их характеристик. При анализе использованы математический аппарат и экспериментальные данные, полученные в главах II и III соответственно.

Показано, что деградация фотоэлектрических характеристик ФЭП под действием света (эффект Стэблера-Вронского) обусловлена не только ухудшением кинетических свойств материала из-за возникновения дополнительных дефектов, но и перераспределением электрического поля, которое "концентрируется" вблизи контактов, вследствие чего ухудшается собирание фотогенерированных носителей. Предложен способ оценки коэффициента собирания фотогенерированного заряда (рис. 12).

В приложения вынесены следующие вопросы:

• область применения, основные характеристики, разрешающая способность, а также достоинства и недостатки основных экспериментальных методов определения плотности локализованных состояний в неупорядоченных полупроводниках (приложение 1);

• решение одномерного уравнения Пуассона для случая малого изгиба зон (порядка нескольких кТ) в барьере на контакте Me/a-Si:H (приложение 2);

• решение уравнения Пуассона для случая сильного изгиба зон (порядка десяти кТ и больше) в барьере на контакте Me/a-Si:H (приложение 3);

• расчет погрешности модифицированного времяпролетного метода (приложение 4);

• вывод зависимости длины дрейфа фотогенерированных носителей от координаты места их генерации в структуре Me/a-Si:H (приложение 5).

Основные результаты работы.

1. Наличие непрерывного по энергии спектра плотности состояний, локализованных в щели подвижности, является фундаментальным свойством неупорядоченных полупроводников. Это обусловливает отличия процесса формирования и свойств барьера металл - неупорядоченный полупроводник от соответствующего барьера на кристалле. Пространственное распределение объемного заряда в барьере определяется ионизированными локализованными состояниями.

2. Отличия электрофизических свойств неупорядоченных полупроводников от их кристаллических аналогов обусловливают особенности применения стандартных экспериментальных методов для исследования этих материалов. Рассмотрены особенности применения методов ACM, ВАХ, ВФХ, РСГУ и оптического поглощения для исследования электрофизических характеристик неупорядоченных полупроводников, указаны их возможности, достоинства и недостатки. Показано, что для всестороннего исследования неупорядоченных полупроводниковых материалов и структур на их основе необходим комплексный подход, сочетающий применение независимых экспериментальных методик, использующих различные физические принципы измерений.

3. Модифицированный времяпролетный метод (МВПМ) позволяет экспериментально измерять распределение напряженности электрических полей в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников. Метод специально разработан для исследования материалов с низкой подвижностью носителей заряда,

таких как а-БШ и родственные ему материалы. МВПМ обладает более высокой чувствительностью по сравнению с традиционным времяпролетным методом, поскольку при измерениях исключается влияние мелких уровней, обусловливающих дисперсионный характер переноса и усложняющих интерпретацию результатов при непосредственном наблюдении кинетики тока.

4. Показано, что существующий математический аппарат не учитывает некоторые технические особенности реализации модифицированного времяпролетного метода, а именно потерю части фотогенерироваиного заряда при приложении внешнего компенсирующего поля навстречу внутреннему, что снижает точность измерений.

5. Проведено дополнительное математическое обоснование модифицированного времяпролетного метода. Разработан новый математический аппарат, учитывающий особенности неупорядоченных полупроводников - наличие высокой плотности локализованных состояний и низкую подвижность носителей заряда. Новый математический аппарат отличается более высокой точностью за счет учета технических особенностей реализации МВПМ: напряженность внутреннего электрического поля определяется по напряжению внешнего компенсирующего поля, при котором суммарный заряд, протекающий во внешней цепи, равен нулю; координата точки, где происходит компенсация внешнего и внутреннего полей, определяется с учетом потери части фотогенерированого заряда в процессе дрейфа под действием суперпозиции внутреннего и внешнего электрических полей за счет захвата на глубокие ловушки с последующей рекомбинацией.

6. С целью повышения точности измерений в МВПМ измеряется не фототок, а заряд фотогенерированных носителей, который создается импульсом возбуждающего монохроматического света. Заряд, протекающий во внешней цепи, измеряется с помощью прецизионного дифференцирующего усилителя. Напряжение внешнего поля, при котором суммарный протекший заряд равен нулю, определяется автоматически с помощью цифрового потенциометра.

7. Разработан и изготовлен экспериментально-измерительный комплекс, реализующий МВПМ. Экспериментальная установка представляет собой комплекс специально разработанных блоков и стандартных измерительных приборов, адаптированных для измерения электрических полей в тонких барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников. Все измерительные устройства интегрированы с ЭВМ, что позволяет автоматизировать процесс измерения и обработки экспериментальных данных, и, тем самым, свести к минимуму влияние "человеческого" фактора.

8. Для расчета распределения электростатического потенциала, характеристической длины экранирования и спектра ПЛС по экспериментальным данным, полученным МВПМ, разработан специальный математический аппарат. На основе решения одномерного уравнения Пуассона получены новые аналитические выражения, устанавливающие взаимосвязь между параметрами распределения плотности локализованных состояний и пространственным распределением напряженности и электростатического потенциала внутреннего электрического поля, а также ширины ОПЗ на контакте металл - неупорядоченный полупроводник.

9. Показано, что экранирование электрического поля, в отличие от кристаллов, определяется не столько свободными носителями заряда, сколько глубокими ионизированными состояниями, локализованными в щели подвижности. Вследствие непрерывного спектра плотности состояний характеристическая длина экранирования зависит от изгиба зон, т.е. является величиной переменной, зависящей от координаты в ОПЗ. Таким образом, распределение напряженности внутреннего электрического поля можно описать экспоненциальной функцией с переменной характеристической длиной экранирования.

10. Предложен усовершенствованный способ определения величины плотности локализованных состояний вблизи уровня Ферми и распределения плотности в щели подвижности с учетом переменной характеристической длины экранирования. В этом случае экспериментально измеренное распределение напряженности внутреннего электрического поля аппроксимируется кусочно-экспоненциальным способом, на соответствующих участках определяется характеристическая длина экранирования, и рассчитывается значение величины плотности локализованных состояний. Энергетическое положение локализованных состояний по отношению к уровню Ферми определяется по значению электростатического потенциала в той точке, где измерена напряженность электрического поля.

11. Проведены комплексные измерения барьерных структур на основе a-Si:H и a-SiC:H методами ACM, ВАХ, ВФХ, МВПМ, РСГУ и оптического поглощения. По результатам исследований получены данные об электрофизических характеристиках материалов, механизмах токопереноса через барьер, величине встроенного потенциала, оптической ширине запрещенной зоны, толщинах исследуемых структур, о распределение напряженности и электростатического потенциала внутреннего электрического поля, а также о величине плотности локализованных состояний в щели подвижности. Достоверность полученных результатов обеспечена использованием независимых экспериментальных методов, а также подтверждается соответствием экспериментально полученных результатов и теоретически рассчитанных значений.

12. Теоретические и экспериментальные результаты, полученные для барьерных структур на основе a-Si:H и a-SiC:H, рассмотрены применительно к тонкопленочным фотоэлектрическим преобразователям (ФЭП) на основе этих материалов. Показано, что деградация фотоэлектрических характеристик ФЭП под действием света (эффект Стэблера-Вронского) обусловлена не только ухудшением кинетических свойств материала из-за возникновения дополнительных дефектов, но и перераспределением напряженности и электростатического потенциала электрического поля. В результате сужения профиля электростатического потенциала вблизи барьеров уменьшается коэффициент собирания фотогенерированных носителей. Предложен способ оценки коэффициента собирания фотогенерированного заряда, что может быть полезным при проектировании и разработке тонкопленочных ФЭП на основе неупорядоченных полупроводников.

Основные результаты диссертации изложены в 54 научных работах, в том числе:

1. S.P. Vikhrov, N.V. Vishnyakov, V.G. Mishustin et al. J. Optoelectron. Adv. Mater., 3, 407 (2001).

2. Мишустин В.Г. Вестн. РГРТА, 8, 95 (2001).

3. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. ФТП, 36, 433 (2002).

4. Вишняков Н.В., Мишустин В.Г., Уточкин И.Г. Вестн. РГРТА, 10, 74 (2002).

5. S.P. Vikhrov, N.V. Vishnyakov, V.G. Mishustin et al. J. Optoelectron. Adv. Mater., 5, 1249 (2003).

6. Вишняков H.B., Мишустин В.Г., Уточкин И.Г. и др. Вестн. РГРТА, 14, 83 (2004).

7. Вишняков Н.В., Мишустин В.Г., Уточкин И.Г. и др. Вестн. РГРТА, 15,112 (2004).

8. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. Патент РФ № 2229755 (2004).

9. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. ФТП, 39,1189 (2005).

10. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. Физические процессы в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников (РГРТА, Рязань, 2005).

11. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. Вестн. РГРТУ, 22, 86 (2007).

12. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. Сборник трудов VI Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники" (С.Петербург, 2008), с. 279.

Мишустин Владислав Геннадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА В БАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Формат бумаги 60x84 1/16 2 стр. бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1.5. Тираж 100 экз. Заказ № 214.

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии Рязоблкомстата, 390013, г. Рязань, ул. Типанова, д. 4.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Неупорядоченные полупроводники. Аморфный гидрогенизированный кремний.

1.2 Зонное строение аморфных полупроводников. Модели описания распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности.

1.3 Экспериментальные методы определения плотности локализованных состояний.

1.3.1 Метод атомно-силовой микроскопии.

1.3.2 Электронный парамагнитный резонанс.

1.3.3 Оптическая спектроскопия.

1.3.4 Методы, основанные на измерениях кинетических свойств.

1.4 Времяпролетные методы определения параметров полупроводника.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО АППАРАТА ДЛЯ

МОДИФИЦИРОВАННОГО ВРЕМЯПРОЛЕТНОГО МЕТОДА.

2.1 Граничные условия и допущения, используемые при математическом обосновании МВПМ.

2.2 Решение одномерного уравнения Пуассона для контакта Me/a-Si:H.

2.3 Экранирование электрического поля в a-Si:H.

2.4 Методика Гехта.^.

2.5 Метод измерения электрического поля в ОПЗ.

2.6 Расчет плотности состояний в щели подвижности.

Выводы по главе II.

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БАРЬЕРНЫХ

СТРУКТУР НА ОСНОВЕ a-Si:H и a-SiC:H.

3.1 Описание экспериментального оборудования.

3.1.1 Экспериментально-измерительный комплекс, реализующий МВПМ.

3.1.2 Экспериментальная установка, реализующая методы ВАХ и ВФХ.

3.1.3 Измерительно-аналитический комплекс токовой РСГУ.

3.1.4 Атомно-силовой микроскоп "Solver Pro".

3.2 Анализ возможных источников ошибок, расчет погрешности измерительного оборудования.

3.3 Подготовка экспериментальных структур.

3.4 Исследование барьерных структур на основе a-Si:H и a-SiC:H.

3.4.1 Исследование вольт-амперных характеристик структуры Al/a-Si:H/Al при планарной и сэндвич конфигурации электродов.

3.4.2 Исследование вольт-фарадных характеристик структуры Al/a-Si:H/Al низкочастотным и квазистатическим методами.

3.4.3 Модель встречно включенных барьеров. Анализ экспериментальных ВАХ и ВФХ. Определение параметров контактного барьера.

3.4.4 Зависимость оптического поглощения пленок a-Si:H и a-SiC:H.

3.4.5 Определение толщины пленки и исследование состояния поверхности.

3.4.6 Измерение внутреннего электрического поля в барьерных структурах на основе a-Si:H модифицированным времяпролетным методом.

3.4.7 Определение длины экранирования электрического поля и распределения по энергии плотности локализованных состояний в щели подвижности a-Si:H. Анализ экспериментальных результатов.

3.4.8 Определение плотности локализованных состояний в щели подвижности a-Si:H методом токовой РСГУ.

Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ОСНОВЕ

НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ.

4.1 Материалы и конструкции ФЭП.

4.2 Анализ факторов, определяющих эффективность ФЭП.

4.3 Оценка коэффициента собирания фотогенерированных носителей.

4.4 Пути повышения эффективности ФЭП.

Выводы по главе IV.

Актуальность работы.

Впервые интерес к неупорядоченным полупроводниковым материалам возник в 50-х годах XX века. В основном это относилось к халькогенидным стеклообразным полупроводникам, а также аморфному кремнию и сплавам на его основе. Этот интерес был обусловлен освоением таких технологических приемов как гидрогенизация неупорядоченных полупроводников и их эффективное легирование. Это в свою очередь позволило получить удовлетворительные электрофизические характеристики полупроводниковых материалов и открыло широкие перспективы их приборного применения в различных областях электронной техники.

Неупорядоченные полупроводники характеризуются такими качествами как высокий коэффициент поглощения электромагнитного излучения и устойчивость к радиационному воздействию. Технологически имеются возможности низкотемпературного осаждения тонких полупроводниковых пленок на гибкие подложки большой площади, совместимость с традиционной кремниевой технологией, возможность управления электрофизическими свойствами материала за счет степени гидрогенизации и уровня легирования в процессе осаждения. Это позволило использовать неупорядоченные полупроводники для создания элементов памяти, в качестве различных высокочувствительных датчиков электромагнитного излучения, в фотокопировальной и другой электронной технике.

Повышенный интерес к неупорядоченным полупроводникам в последние годы связан с динамичным развитием рынка плоских жидкокристаллических телевизионных панелей, где в качестве активного элемента управления изображением применяются матрицы тонкопленочных полевых транзисторов (ТПТ) на основе сплавов неупорядоченных полупроводников. Еще одним мощным стимулом для исследования этих материалов является развитие солнечной энергетики, где в качестве активных слоев фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) используются неупорядоченные полупроводники. В связи с этим следует заметить, что как в случае ТПТ и ФЭП технологии, так и приборостроения в целом, работа по улучшению характеристик идет преимущественно по технологическому пути развития, т.е. улучшение электрофизических свойств материалов и эксплуатационных характеристик приборов достигается за счет варьирования технологических режимов, и зачастую успех определяется интуицией инженеров-технологов.

Такой путь развития позволил достичь значительных успехов в разработке и изготовлении приборов различного назначения на основе неупорядоченных полупроводниковых материалов. Однако при таком подходе трудно заранее прогнозировать результаты, и успех зачастую определяется случайными факторами. До сих пор не существует единой общепризнанной теории, удовлетворительно описывающей физические процессы в некристаллических полупроводниках. Чаще всего используется традиционный математический аппарат, разработанный для кристаллических полупроводников, при этом особенности неупорядоченных материалов учитываются с помощью введения поправочных коэффициентов, полученных эмпирическим путем. Такой подход позволяет удовлетворительно решать частные задачи, связанные с расчетом характеристик конкретных приборов на основе определенных материалов, но теряет свою универсальность при незначительных изменениях электрофизических свойств материала.

Таким образом, понимание физических процессов в неупорядоченных полупроводниках и создание адекватного математического аппарата для их описания является актуальной задачей как с точки зрения фундаментальной науки, так и практического применения этого класса материалов. Поскольку отличие неупорядоченных полупроводников от их кристаллических аналогов обусловлено наличием непрерывного по энергии спектра плотности локализованных состояний в щели подвижности [1], необходимо установить взаимосвязь между параметрами распределения плотности локализованных состояний и электрофизическими свойствами этих материалов и барьерных структур на их основе.

Целью работы является определение влияния плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченных полупроводников на пространственное распределение заряда, напряженности и электростатического потенциала электрического поля в барьерных структурах на их основе. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: 1. Анализ существующих методов экспериментального исследования электрофизических и оптических'характеристик неупорядоченных полупроводниковых материалов.

2. Развитие времяпролетного метода исследования неупорядоченных полупроводников, позволяющего определять пространственное распределение объемного заряда и напряженности электрического поля в барьерных структурах на их основе.

3. Разработка и изготовление макета экспериментально-измерительного комплекса, реализующего модифицированный времяпролетный метод исследования неупорядоченных полупроводников.

4. Проведение экспериментальных исследований для определения влияния плотности локализованных состояний на характер распределения напряженности электрического поля и на основные параметры барьера: эффективную высоту барьера и ширину области пространственного заряда (ОПЗ).

Объекты исследований.

Основными объектами исследований были выбраны вертикальные и пла-нарные структуры с барьерами на контакте металл - неупорядоченный полупроводник на основе сплавов аморфного гидрогенизированного кремния и углерода различного состава (a-SixCi.x:H), полученных методами НЧ плазмохи-мического осаждения и реактивного распыления.

Научная новизна.

1. На основе решения одномерного уравнения Пуассона получены новые аналитические выражения, устанавливающие зависимость напряженности электрического поля и ширины ОПЗ от параметров распределения локализованных состояний в щели подвижности для барьерных структур на неупорядоченных полупроводниках. Полученные выражения отличаются от известных тем, что в них учитывается определяющая роль глубоких локализованных состояний на формирование барьера.

2. Впервые при определении коэффициента собирания фотогенерированно-го заряда учтена потеря части носителей за счет захвата на глубокие ловушки с последующей их рекомбинацией. Разработан соответствующий математический аппарат, необходимый для реализации модифицированного времяпролетного метода исследования неупорядоченных полупроводников.

3. .Экспериментально установлено, что увеличение плотности локализованных состояний в середине щели подвижности приводит к перераспределению напряженности и электростатического потенциала электрического поля в барьерных структурах на основе a-Si:H и a-SiC:H. Профиль электростатического потенциала в приконтактной области утончается, что приводит к понижению эффективной высоты барьера из-за туннелирования носителей заряда.

4. Предложен усовершенствованный способ определения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника по экспериментально измеренному пространственному распределению напряженности электрического поля в ОПЗ.

Достоверность научных выводов.

Достоверность научных выводов по результатам работы обеспечена использованием комплекса независимых методов, в основе которых лежат различные физические принципы измерений: 1) модифицированный времяпролет-ный метод; 2) метод токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней; 3) метод вольт-амперных характеристик; 4) метод вольт-фарадных характеристик; 5) метод оптического поглощения; 6) метод зондовой атомно-силовой микроскопии, а также поверенного оборудования. Экспериментальные результаты находятся в хорошем согласии с теоретически рассчитанными значениями.

Научная и практическая значимость работы.

1. Модифицирован известный времяпролетный метод измерения напряженности электрического поля в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников.

2. Разработана и изготовлена комплексная измерительная установка для измерения напряженности электрических полей в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников, реализующая модифицированный времяпролетный метод исследования материалов с низкой подвижностью носителей заряда.

3. Предложен способ расчета электростатического потенциала, характеристической длины экранирования, пространственного распределения объемного заряда и ширины ОПЗ по известному распределению напряженности электрического поля в ОПЗ на контакте Me/a-Si:H.

4. Усовершенствован способ определения плотности локализованных состояний вблизи уровня Ферми и распределения плотности по энергии в щели подвижности a-Si:H по известному распределению напряженности электрического поля в ОПЗ на контакте Me/a-Si:H.

Положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Учет потери части заряда в результате рекомбинации в тонкопленочных барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников повышает точность измерения распределения напряженности внутреннего электрического поля модифицированным времяпролётным методом (погрешность снижается с 16% до 5 %).

2. Увеличение плотности локализованных состояний в щели подвижности a-Si:H повышает коэффициент прозрачности барьера (от 0 до 0.5 при изменении плотности от 1016 до 1018 эВ1см"3), понижает эффективную высоту барьера и делает его туннельно-прозрачным для носителей заряда за счёт резкого сужения профиля электростатического потенциала вблизи границы металл - неупорядоченный полупроводник.

3. Новая математическая модель в виде системы аналитических выражений, основанная на учете влияния локализованных состояний на формирование барьера, устанавливающая взаимосвязь между параметрами распределения плотности локализованных состояний (в диапазоне от 1015 до 1019 эВ"1см"3) и пространственным распределением объемного заряда.

4. Усовершенствованный способ определения спектра плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника, в основе которого лежит измерение переменной характеристической длины экранирования, определяемой из экспериментального распределения напряженности электрического поля в ОПЗ.

5. Экспериментально-измерительный комплекс для определения напряженности электрических полей модифицированным времяпролетным методом исследования неупорядоченных полупроводников, позволяющий производить измерения в автоматизированном режиме с малой (~2%) погрешностью.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" (Москва, МЭИ, 2000, 2003), IV Международной конференции по физико-техническим проблемам электротехнических материалов и компонецтов (Москва, МЭИ, 2001), Научно-технической конференции РГРТА (Рязань, РГРТА, 2000, 2002, 2004, 2006), Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (Москва, МГУ, 2001, 2002), 1-ой Российской конференции молодых ученых по физическому материаловедению (Калуга, 2001), First International Workshop on AMORPHOUS AND NANOSTRUCTURED CHALCOGENIDES: Fundamentals and Applications (Romania, Bucharest, 2001), Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (С.-Петербург, РГПУ им. А.И. Герцена, 2002), Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники" (С.-Петербург, 2002, 2004, 2006, 2008), IX Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (Москва, МЭИ, 2003), The fourth international edition of Romanian Conference on Advanced Materials ROCAM 2003 (Romania, Constanta, 2003).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 54 печатных работы, из которых 17 статей, 29 тезисы и труды конференций, 6 отчетов о НИР, 1 патент, 1 учебное пособие. Из них 7 работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 140 наименований и пяти приложений. Диссертация содержит 185 страниц машинописного текста, 116 формул, 4 таблицы, 51 рисунок.

Выводы по главе IV

1. Для производства высокоэффективных фотоэлектрических преобразователей на основе неупорядоченных полупроводников необходимо глубокое понимание происходящих в них физических процессов. Создание адекватных физических моделей для ФЭП позволяет установить соответствие между основными структурными, электрофизическими и оптическими свойствами активных полупроводниковых слоев и электрическими характеристиками ФЭП.

2. Основными проблемами тонкопленочных ФЭП на основе неупорядоченных полупроводников остаются их низкая эффективность преобразования и нестабильность выходных характеристик. Низкая эффективность обусловлена плохими транспортными свойствами неупорядоченных полупроводников, а также потерями в ФЭП (световыми и электрическими). Нестабильность выходных характеристик определяется деградацией свойств неупорядоченного полупроводника, обусловленной возникновением дополнительных дефектов под действием света (эффект Стэблера-Вронского).

3. Для получения приемлемых электрических и эксплуатационных характеристик ФЭП на основе неупорядоченных полупроводников используется ряд конструктивно-технологических приемов (просветляющие покрытия, многослойные структуры, ФЭП с буферными слоями и гетеропереходами), а также применяются новые перспективные материалы (jic-a-Si:H, nc-a-Si:H a-SiC:H, a-SiGe:H и т.д.).

4. Для повышения выходных характеристик ФЭП необходимо обеспечить эффективное разделение фотогенерированных носителей, для чего требуется наличие встроенного контактного поля. Пространственное распределение объемного заряда и электрического поля в ОПЗ барьера определяется глубокими локализованными состояниями. Наличие высокой плотности состояний приводит к перераспределению поля и его "концентрации" вблизи границ раздела.

5. Перераспределение поля приводит к уменьшению коэффициента собирания фотогенерированного заряда, т.е. снижению эффективности ФЭП. Появление дополнительных дефектов в полупроводнике за счет эффекта Стеблера-Вронского приводит к деградации выходных характеристик ФЭП как из-за ухудшения транспортных свойств материала, так и из-за дополнительного перераспределения внутреннего контактного поля.

5. Достигнутые на сегодняшний день технико-экономические показатели и серьезная поддержка правительственных программ по развитию электроэнергетики целого ряда промышленно развитых стран позволяют активно продвигать тонкопленочные фотоэлектрические преобразователи на основе a-Si:H и его сплавов на мировом энергетическом рынке. Большое количество научно-исследовательских работ в этой области позволяет прогнозировать дальнейшее динамичное развитие этой отрасли.

Заключение. Основные результаты и выводы

1. Наличие непрерывного по энергии спектра плотности состояний, локализованных в щели подвижности, является фундаментальным свойством неупорядоченных полупроводников. Это обусловливает отличия процесса формирования и свойств барьера металл — неупорядоченный полупроводник от соответствующего барьера на кристалле. Пространственное распределение объемного заряда в барьере определяется ионизированными локализованными состояниями.

2. Отличия электрофизических свойств неупорядоченных полупроводников от их кристаллических аналогов обусловливают особенности применения стандартных экспериментальных методов для исследования этих материалов. Рассмотрены особенности применения методов АСМ, ВАХ, ВФХ, РСГУ и оптического поглощения для исследования электрофизических характеристик неупорядоченных полупроводников, указаны их возможности, достоинства и недостатки. Показано, что для всестороннего исследования неупорядоченных полупроводниковых материалов и структур на их основе необходим комплексный подход, сочетающий применение независимых экспериментальных методик, использующих различные физические принципы измерений.

3. Модифицированный времяпролетный метод (МВПМ) позволяет экспериментально измерять распределение напряженности электрических полей в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников. Метод специально разработан для исследования материалов с низкой подвижностью носителей заряда, таких как a-Si:H и родственные ему материалы. МВПМ обладает более высокой чувствительностью по сравнению с традиционным время-пролетным методом, поскольку при измерениях исключается влияние мелких уровней, обусловливающих дисперсионный характер переноса и усложняющих интерпретацию результатов при непосредственном наблюдении кинетики тока.

4. Показано, что существующий математический аппарат не учитывает некоторые технические особенности реализации модифицированного времяпролетного метода, а именно потерю части фотогенерированного заряда при приложении внешнего компенсирующего поля навстречу внутреннему, что снижает точность измерений.

5. Проведено дополнительное математическое обоснование модифицированного времяпролетного метода. Разработан новый математический аппарат, учитывающий особенности неупорядоченных полупроводников - наличие высокой плотности локализованных состояний и низкую подвижность носителей заряда. Новый математический аппарат отличается более высокой точностью за счет учета технических, особенностей реализации МВПМ: напряженность внутреннего электрического поля определяется по напряжению внешнего компенсирующего поля, при котором суммарный заряд, протекающий во внешней цепи, равен нулю; координата точки, где происходит компенсация внешнего и внутреннего полей, определяется с учетом потери части фотогенерированого заряда в процессе дрейфа под действием суперпозиции внутреннего и внешнего электрических полей за счет захвата на глубокие ловушки с последующей рекомбинацией.

6. С целью повышения точности измерений в МВПМ измеряется не фото-ток, а заряд фотогенерированных носителей, который создается импульсом возбуждающего монохроматического света. Заряд, протекающий во внешней цепи, измеряется с помощью прецизионного дифференцирующего усилителя. Напряжение внешнего поля, при котором суммарный протекший заряд равен нулю, определяется автоматически с помощью цифрового потенциометра.

7. Разработан и изготовлен экспериментально-измерительный комплекс, реализующий МВПМ. Экспериментальная установка представляет собой комплекс специально разработанных блоков и стандартных измерительных приборов, адаптированных для измерения электрических полей в тонких барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников. Все измерительные устройства интегрированы с ЭВМ, что позволяет автоматизировать процесс измерения и обработки экспериментальных данных, и, тем самым, свести к минимуму влияние "человеческого" фактора.

8. Для расчета распределения электростатического потенциала, характеристической длины экранирования и спектра ГО1С по экспериментальным данным, полученным МВПМ, разработан специальный математический аппарат. На основе решения одномерного уравнения Пуассона получены новые аналитические выражения, устанавливающие взаимосвязь между параметрами распределения плотности локализованных состояний и пространственным распределением напряженности и электростатического потенциала внутреннего электрического поля, а также ширины ОПЗ на контакте металл — неупорядоченный полупроводник.

9. Показано, что экранирование электрического поля, в отличие от кристаллов, определяется не столько свободными носителями заряда, сколько глубокими ионизированными состояниями, локализованными в щели подвижности. Вследствие непрерывного спектра плотности состояний характеристическая длина экранирования зависит от изгиба зон, т.е. является величиной переменной, зависящей от координаты в ОПЗ. Таким образом, распределение напряженности внутреннего электрического поля можно описать экспоненциальной функцией с переменной характеристической длиной экранирования.

10. Предложен усовершенствованный способ определения величины плотности локализованных состояний вблизи уровня Ферми и распределения плотности в щели подвижности с учетом переменной характеристической длины экранирования. В этом случае экспериментально измеренное распределение напряженности внутреннего электрического поля аппроксимируется кусочно-экспоненциальным способом, на соответствующих участках определяется характеристическая длина экранирования, и рассчитывается значение величины плотности локализованных состояний. Энергетическое положение локализованных состояний по отношению к уровню Ферми определяется по значению электростатического потенциала в той точке, где измерена напряженность электрического поля.

11. Проведены комплексные измерения барьерных структур на основе а-Si:H и a-SiC:H методами АСМ, ВАХ, ВФХ, МВПМ, РСГУ и оптического поглощения. По результатам исследований получены данные об электрофизических характеристиках материалов, механизмах токопереноса через барьер, величине встроенного потенциала, оптической ширине запрещенной зоны, толщинах исследуемых структур, о распределение напряженности и электростатического потенциала внутреннего электрического поля, а также о величине плотности локализованных состояний в щели подвижности. Достоверность полученных результатов обеспечена использованием независимых экспериментальных методов, а также подтверждается соответствием экспериментально полученных результатов и теоретически рассчитанных значений.

12. Теоретические и экспериментальные результаты, полученные для барьерных структур на основе a-Si:H и a-SiC:H, рассмотрены применительно к тонкопленочным фотоэлектрическим преобразователям (ФЭП) на основе этих материалов. Показано, что деградация фотоэлектрических характеристик ФЭП под действием света (эффект Стэблера-Вронского) обусловлена не только ухудшением кинетических свойств материала из-за возникновения дополнительных дефектов, но и перераспределением напряженности и электростатического потенциала электрического поля. В результате сужения профиля электростатического потенциала вблизи барьеров уменьшается коэффициент собирания фотогенерированных носителей. Предложен способ оценки коэффициента собирания фотогенерированного заряда, что может быть полезным при проектировании и разработке тонкопленочных ФЭП на основе неупорядоченных полупроводников.

1. Айвазов А.А., Будагян Б.Г., Вихров С.П. и др. Неупорядоченные полупроводники М.: Издательство МЭИ. 1995. 352 с.

2. Попов А.И., Васильева Н.Д. Критерии упорядоченности атомной структуры некристаллических полупроводников // Физика твердого тела. 1990. Т. 32. Вып. 9. С. 2616-2622.

3. Дж. Люковски, Т.М. Хэйс Ближний порядок в аморфных полупроводниках // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982. -419 с.

4. Голикова О.А., Кудоярова В.Х. Дефекты, ближний и средний порядок в структурной сетке аморфного гидрированного кремния // Физика и техника полупроводников. 1998. Т. 32. Вып. 7. С. 876 878.

5. Минаев B.C. Стеклообразные полупроводниковые материалы. Синтез, свойства, применение // Обзоры по электронной технике. Серия: Материалы. -М.: ЦНИИ Электроника. 1974. 64 с.

6. Сажин Б.А. Получение тонких аморфных пленок с помощью генератора эрозийной плазмы // В сб. "Пути повышения стабильности и надежности микроэлементов и микросхем" М., 1981. Ч. II. С. 145 146.

7. Афанасьев В.П., Гудовских А.С., Коньков О.И. и др. Структурные особенности и свойства пленок a-Si:H, полученных методом циклического осаждения // Физика и техника полупроводников. 2000. Т. 34. Вып. 4. С. 492 495.

8. Вихров С.П., Бодягин Н.В. Новый подход к построению технологических систем на примере роста слоев a-Si:H / Учеб. пособие. Рязань, 1994. 108 с.

9. К. Чопра, С. Дас Тонкопленочные солнечные элементы — М.: Мир, 1986. -440 с.

10. Дж. Реймер, М. Петрич Структурные неоднородности в аморфных гидрированных полупроводниках приборного качества // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991. - 542 с.

11. Б. Крамер, Д. Уэйр Теория электронных состояний в аморфных полупроводниках // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. — М.: Мир, 1982.-419 с.

12. Дж. Люковски, У. Поллард Колебательные свойства аморфных сплавов // В кн.: Физика гидрогенизированного аморфного кремния: Вып. II. Электронные и колебательные свойства / Под ред. Дж. Джоунопулоса, Дж. Люковски. — М.: Мир, 1988.-448 с.

13. П. Персанс Применение комбинационного рассеяния для исследования структуры аморфных многослойных пленок // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991. - 542 с.

14. Дж. Какалиос, У. Джексон Модель водородного стекла // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. — М.: Мир, 1991. -542 с.

15. П. Ле-Комбер, У. Спир Легированные аморфные полупроводники // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982. — 419 с.

16. Л. Лей Фотоэмиссия и оптические свойства // В кн.: Физика гидрогенизированного аморфного кремния: Вып. II. Электронные и колебательные свойства / Под ред. Дж. Джоунопулоса, Дж. Люковски. М.: Мир, 1988. - 448 с.

17. J. Kocka The density of states in undoped and doped amorphous hydrogenated silicon // Journal of non-crystalline solids. 1987. Vol. 90. P. 91 98.

18. И. Кочка, M. Ванечек, А. Триска Энергия и плотность состояний в щели подвижности // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. -М.: Мир, 1991.-542 с.

19. Коньков О. И., Андреев А. А., Теруков Е. М. Определение плотности состояний в запрещенной зоне аморфного гидрированного кремния // Письма в журнал технической физики. 1984. Т. 10. Вып. 9. С. 529 532.

20. С. Зи Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 456 с.

21. G.J. Andriaensses, A. Eliat Density of localized states in the gap of noncrystalline semiconductors / Physics and applications of non-crystalline semiconductors in optoelectronics. Kluwer Academic Publishers, 1997. P. 77-91.

22. Э. Дэвис Состояния в запрещенной зоне и дефекты в аморфных полупроводниках // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982.-419 с.

23. Н. Мотт, Э. Дэвис Электронные процессы в некристаллических веществах; Пер. с англ. под ред. Коломийца Б. Т. М.: Мир, 1982. - 4.1,2. 662 с.

24. Н. Мотт Проводимость, локализация и край подвижности //В кн.: Физика гидрогенизированного аморфного кремния: Вып. II. Электронные и колебательные свойства / Под ред. Дж. Джоунопулоса, Дж. Люковски. М.: Мир, 1988.-448 с.

25. Меден А., Шо М. Физика и применение аморфных полупроводников: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. - 670 с.

26. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Гусев Д.Н. Барьеры Шоттки на кристаллических и аморфных полупроводниках / Учеб. пособие. Рязань, 1995. 95 с.

27. Р. Стрит, Д. Бигельсен Спектроскопия локализованных состояний // Физика гидрогенизированного кремния: Вып. II Электронные и колебательные свойства / Под ред. Джоунопулоса Дж., Люковски Дж. М.: Мир, 1988. 448 с.

28. Авачев А.П. Влияние локализованных состояний аморфного гидрогенизированного кремния на свойства области пространственного заряда в тонкопленочных структурах / Дисс. канд. физ.-мат. наук: Рязань, 2007. 145 с.

29. Уточкин И.Г. Исследование структурных и электрофизических характеристик пленок на основе a-Si:H, полученных в плазме НЧ разряда / Дисс. канд. физ.-мат. наук: Рязань, 2005. 171 с.

30. И. Соломон Спиновые эффекты в аморфных полупроводниках // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982. - 419 с.

31. М. Gunes, C.R. Wronski, T.J. McMahon Charged defect states in intrinsic hy-drogenated amorphous silicon films // Journal of applied physics. 1994. Vol. 76. No. 4. P. 2260-2263.

32. P. Фишер Люминесценция в аморфных полупроводниках // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982. - 419 с.

33. В. Ванг, X. Фрицше Фотолюминесценция в пленках a-Si:H и многослойных структурах на основе a-Si:H // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991. - 542 с.

34. Р. Кариус Фотолюминесценция в аморфных сплавах кремний/германий // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991.-542 с.

35. В. Фу с, К. Яан Рекомбинация в a-Si:H. Температурное и полевое гашение фотолюминесценции // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991. - 542 с.

36. Дж. Коннелл Оптические свойства аморфных полупроводников // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982. - 419 с.

37. Г. Кюртенс, М. Фавр Поверхностные и объемные состояния, определяемые методом спектроскопии фототермических отклонений // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. — М.: Мир, 1991. — 542 с.

38. S.H. Choi, G.L. Park, С. Lee et al. Persistent conductivity in hydrogenated amorphous silicon // Solid State Communication. 1986. Vol. 59. No. 3. P. 177 181.

39. X. Гран, Дж. Тауц, 3. Вардени Оптическое исследование переноса носителей в аморфных многослойных структурах в пикосекундном диапазоне // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991.-542 с.

40. В. Спир Перенос с участием состояний хвостов зон в аморфном кремнии // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. — М.: Мир, 1991.-542 с.

41. П. Нагельс Электронные явления переноса в аморфных полупроводниках // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982. — 419 с.

42. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. Физические процессы в барьерных структурах на основе неупорядоченных полупроводников / Учеб. пособие. Рязань, 2005. 72 с.

43. W.E. Spear, P.G. Le Comber Investigation of localized state distribution in amorphous Si films // Journal of non-crystalline solids. 1972. No. 8 10. P. 727 -738.

44. T. Tiedje, J.M. Cebulka, D.L. Morel et al. Evidence for exponential band tail in amorphous silicon hydride // Physical review letters. 1981. No. 46. P. 1425 1428.

45. Вишняков H. В. Контактные явления в структурах металл аморфный гид-рогенизированный кремний / Дисс. канд. техн. наук: Рязань, 1993. 252 с.

46. Денисов А.А., Лактюшкин В.Н., Садофьев Ю.Г. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней // Обзоры по электронной технике. Серия 7. Вып. 15 (1141). 1985. 52 с.

47. J.D. Cohen, D.V. Lang, J.P. Harbison Measurement of density of gap states in hydrogenated amorphous silicon by space charge spectroscopy // Physical review B. 1982. No. 25. P. 5285 5320.

48. Павлов Л.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов М.: Высш. шк., 1987. 239 с.

49. R.A. Street, M.J. Thompson, N.M. Johnson The electrical characterization of surfaces, interfaces and contacts to a-Si:H // Philosophical magazine B. 1985. Vol. 51. No. l.P. 1-17.

50. R.A. Street Photoconductivity and related measurements of the conduction band tail in a-Si:H // Journal de physique. 1981. V. 42. P. C4-575 C4-578.

51. R.A. Street Measurements of depletion layers in hydrogenated amorphous silicon // Physical review B. 1983. V. 27. No. 8. P. 4924 4932.

52. Т. Datta, М. Silver Transient photoconductivity and Schottky barrier profile determination in a-Si:H//Journal de physique. 1981. V. 42. P. C4-563 C4-566.

53. T. Datta, M. Silver Schottky barrier profile in a-silicon alloys // Apply physics letters. 1981. V. 38. P. 903-905.

54. G. Juska Collection efficiency in a-Si:H light converters // Journal of noncrystalline solids. 1987. Vol. 90. P. 247 250.

55. Юшка Г.Б., Монтримас Э.А. Измерение распределения электрического поля в тонких структурах a-Si:H // Литовский физический сборник 1992. Т.32, №4 С. 612-617.

56. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. Анализ и уточнение математического аппарата для модифицированного времяпролетного метода // Физика и техника полупроводников. 2002. Т. 36. Вып. 4. С. 433 — 436.

57. Кузнецов С.В., Теруков Е.И. Влияние хвостов зон a-Si:H на заполнение состояний оборванных связей и величину фотопроводимости // Физика и техника полупроводников. 2001. Т. 35. Вып. 6. С. 684 686.

58. Дж. Поут Термодинамические и кинетические свойства аморфного кремния, сформированного ионной имплантацией // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991. - 542 с.

59. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Маслов А.А. Особенности формирования барьера в структурах металл неупорядоченный полупроводник // Известия вузов. Электроника. 2000. №3 С. 48 - 54.

60. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. Физическая модель контактного барьера металл нелегированный a-Si:H // Сборник трудов III Международной конференции "Аморфные и микрокристаллически полупроводники" Санкт-Петербург, СПбГПУ. 2002. С. 31.

61. Стриха В.И. Теоретические основы работы контакта металл — полупроводник Киев: Наукова Думка. 1974. 264 с.

62. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков: учеб. пособие. -М.: "Высш. школа". 1977. 448 е., ил.

63. Голикова О.А. Дефекты в "собственном" и псевдолегированном аморфном кремнии // Физика и техника полупроводников. 1997. Т. 31. Вып. 3. С. 281 -284.

64. С. Зи Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 2. Пер. с англ. М.: Мир. 1984. - 456 с.

65. Ильченко В.В., Стриха В.И. ВАХ контакта металл аморфный кремний для экспоненциального распределения плотности локализованных состояний // Физика и техника полупроводников. 1984. Т.18. Вып.5. С. 873 — 876.

66. Родерик Э.Х. Контакты металл полупроводник: Пер. с англ. / Под ред. Г.В. Степанова. - М: Радио и связь. 1982. 208 е., ил.

67. Вишняков Н.В., Мишустин В.Г., Уточкин И.Г. Расчет профиля потенциального барьера на границе металл неупорядоченный полупроводник // Вестник РГРТА. Вып. 10. Рязань, РГРТА. 2002. С. 74 - 78.

68. Мишустин В.Г. Дебаевская длина экранирования в аморфном гидрогени-зированном кремнии //. Тезисы докладов 1-ой Российской конференции мол одых ученых по физическому материаловедению. Калуга. Изд. дом "Манускрипт". 2001. С. 126-127.

69. Методы спектроскопии полупроводников / Под ред. Э.М. Скока. — Новосибирск. 1986. 168 с.

70. Мишустин В.Г. Новый подход к исследованию неупорядоченных полупроводников модифицированным времяпролетным методом // Вестник РГРТА. Вып. 8. Рязань, РГРТА. 2001. С. 95 99.

71. Vikhrov S.P., Vishnyakov N.V., Mishustin V.G. et al. Time-of-flight technique for investigation of amorphous chalcogenides and barrier structures on their base // Journal of optoelectronics and advanced materials. 2001. Vol. 3. Iss. 2. P. 407 410.

72. Мишустин В.Г. Особенности барьерного контакта аморфного полупроводника и металла // Тезисы 37-й научно-технической конференции. Рязань. 2002. С. 41.

73. J: Vovk, A. Nazarov, V. Lysenko et al. Study of Er-related defects in a-Si:H(Er)/c-n-Si geterosructures by thermally activated current spectroscopy // Physica В 308 310. 2001. P. 382 - 386.

74. Мишустин В.Г. Особенности контактных явлений в неупорядоченных полупроводниках // Тезисы докладов 9-ой Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам. Секция "Физика". Москва. Физический факультет МГУ. 2002. С. 208 209.

75. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. Разработка фундаментальных основ времяпролетного метода исследования некристаллических полупроводников // Отчет о НИР 2-05Г / Рук. Вихров С.П., № Госрегистрации 01200501803. Рязань. 2007. 52 с.

76. Температурные измерения. Справочник / О.В. Геращенко, А.Н. Гордов, А.К. Еремина и др.: Отв. ред. О.А. Геращенко; АН УССР. Ин-т проблем энергосбережения. Киев: Наукова думка, 1989. 704 с.

77. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней: Методические указания к лабораторной работе / Рязан. гос. радиотехн. ун-т; Сост.: В.Г. Литвинов, В.К. Батищев, А.В. Лабутин, М.В. Зубков. Рязань, 2007. 24 с.

78. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004610118 РФ. Программа моделирования релаксационной спектроскопии глубоких уровней на ЭВМ / Лабутин А.В., Литвинов В.Г., 2004.

79. Автоматизированный измерительно-аналитического комплекс токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней // Информационный листок №61-117-02. Рязанский центр научно-технической информации. 2002.

80. Садовский Г.А. Основы теории погрешностей измерительных устройств / Учеб. пособие. Рязань, РРТИ, 1981. 84 с.

81. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.:Энергия. 1978. 262 с.

82. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами / Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 228 с.

83. Оценка инструментальных погрешностей средств и результатов измерений: Методические указания к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию / Рязан. радиотехн. ин-т; Сост.: Г.А. Садовский. Рязань, 1986.36 с.

84. Лигачев В.А. Морфология и электрофизические свойства гидрогенизиро-ванного аморфного кремния, получаемого плазменным методом / Дисс. канд. физ.-мат. наук: М., 1987. 261 с.

85. Черномордик В.Д. Солнечные элементы на основе аморфного гидрогени-зированного кремния, полученные в низкочастотном тлеющем разряде / Дисс. канд. техн. наук: Ярославль, 2001. 184 с.

86. Вихров Д.С. Идентификация механизмов токопереноса структур Me/a-Si:H при автоматизированной обработке экспериментальных данных / Дисс. канд. физ.-мат. наук: Рязань, 2002. 130 с.

87. S. Paul, A. J. Flewitt, W. I. Milne et al. Instability measurements in amorphous hydrogenated silicon using capacitance-voltage techniques // Apply physics letters 86, 202110(2005).

88. С.П. Вихров, H.B. Вишняков, В.Г. Мишустин и др. Способ создания омических контактов в тонкопленочных устройствах на аморфных гидрогенизиро-ванных полупроводниках / Патент РФ № 2229755 (2004).

89. Вишняков Н.В. Барьерная емкость и потенциал плоских зон на контакте металл аморфный гидрогенизированный кремний // Вестник РГРТА. Вып. 8. Рязань, РГРТА. 2001. С. 89-91.

90. Бирюков А.В. Электрофизические свойства и природа локализованных состояний в гетеропереходах на основе a-Si:H и его сплавов / Дисс. канд. техн. наук: Москва, 2000. 184 с.

91. А.Е. Бердников Разработка и исследование технологии высокоскоростного осаждения аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов в плазме низкочастотного разряда / Дисс. докт. техн. наук. Ярославль, 2001. 305 с.

92. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В. Mathcad 12 М.: НТ Пресс, 2005. 345 с.

93. N. Wyrsch, N. Beck, J. Meier et al. Electric field profile in pc-Si:H p-i-n devices // Proc. of the 11th European PVSEC, Montreux, (1992). P. 742 747.

94. V. Nadazdy, R. Durny, I. Thurzo et al. Correlation between the results of charge deep-level transient spectroscopy and ESR techniques for undoped hydrogenated amorphous silicon//Physical review В 66, 195211 (2002). P. 195211-1 195211-8.

95. Юлкин A.B., Уточкин И.Г., Авачёв А.П. и др. Исследование pin-диода на основе a-Si:H методом C-V "и РСГУ // Межвузовский сб. научных трудов "Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства". Рязань, РГРТА. 2005. С. 15 20.

96. G. Mensing, J. Gilligan, P. Hari et al. Defect transition energies and the density of electronic states in hydrogenated amorphous silicon // Journal of non-crystalline solids 299 302 (2002). P. 621 - 625.

97. Б.Г. Будагян, A.A. Шерченков, M.H. Мейтин. Полупроводниковые преобразователи энергии. Учебное пособие. М.: МИЭТ (ТУ), 2000. 68 с.

98. Мейтин М. Фотовольтаика: материалы, технологии, перспективы // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2000. Вып.6. С. 40 46.

99. К. Zhu, J. Yang, W. Wang et al. Bandtail Limits to Solar Conversion Efficiencies in Amorphous Silicon Solar Cells // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 762 (2003). P. A3.2.1 A3.2.6.

100. S. Guha and J. Yang High-Efficiency Amorphous Silicon Alloy Based Solar Cells and Modules // Final Technical Progress Report. United Solar Ovonic Corporation. Troy, Michigan. (2005). 130 p.

101. Д. Карлсон, К. Вронски Солнечные батареи из аморфного кремния // В кн.: Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. М.: Мир, 1982. - 419 с.

102. J. Liang, E. A. Schiff, S. Guha et al. Light-Soaking Effects on the Open-Circuit Voltage of a-Si:H Solar Cells // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 862 (2005). P. A13.6.1 A13.6.6.

103. R. Street. Hydrogen diffusion and electronic metastability in amorphous silicon //PhysicaB. Vol. 170 (1991). P. 69 81.

104. Вишняков H.B., Мишустин В.Г., Уточкин И.Г. и др. Причины деградации электрических характеристик солнечных элементов на основе неупорядоченных полупроводниковых материалов // Вестник РГРТА. Вып. 15. Рязань, РГРТА. 2004. С. 112-115.

105. Дж. Какалиос, Р. Стрит Термодинамически равновесные эффекты в легированном гидрированном аморфном кремнии // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991. - 542 с.

106. У. Джексон, Дж. Какалиос Кинетика образования метастабильных дефектов, индуцированных носителями, в гидрированном аморфном кремнии // В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991.-542 с.

107. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Мишустин В.Г. и др. Формирование потенциальных барьеров в нелегированных неупорядоченных полупроводниках // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39. Вып. 10. С. 1189 1194.

108. C.R. Wronski, J.M. Pearce, J. Deng et al. Intrinsic and light induced gap states in a-Si:H materials and solar cells effects of microstructure // Thin Solid Films 451 — 452 (2004). P. 470 - 475.

109. В.Д. Черномордик Солнечные элементы на основе аморфного гидрогенизированного кремния, полученные в низкочастотном тлеющем разряде / Дисс. канд. техн. наук. Ярославль, 2001. 184 с.

110. G. Yue, В. Yan, G. Ganguly et al. Metastability in Hydrogenated Nanocrystal-line Silicon Solar Cells // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 910 (2006). P. A-02-01 -A-02-12.