Исследование влияния параметров реактивного магнетронного распыления на электронные свойства аморфного гидрированного Si, Ge и сплавов на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГ6 00

1 5 г!ДП 1^3 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.А.О.ИОФФЕ

На правах рукописи УДК 621.315.592

ШКАЛОВ Жанай Толаганович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛШНВД ПАРАМЕТРОВ РЕАКТИВНОГО МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНОГО ГИДРИРОВАННОГО йе И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ

01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических каук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ -1993

Работа выполнена в Сизино-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Н.А.Рагачев.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

профессор В.И.Иванов-Омский,

кандидат физико-математических наук В.П.Афанасьев (СШЗТЯ, кафедра диэлектриков И ПОЛуПрОЕОДНИКСЕ)

Ведущая организация - Санкт-Петербургский электро-техни-

чесхий институт.

Защита состоится

" 5" ^ 1993 г. в 1>5~00

часов на заседании Специализированного совета K-Q03.23.0I при Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая улица, д.26.

С диссертацией можно ознако?.з1ться в библиотеке института.

Автореферат ра:

УчекыЗ свксетадь

сс^та,

лот -

зосдан " " ^$ 1993

г

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тема. Расширение исследовавиЗ в области технологии и изучения физических свойств аморфных полупроводников вызвано как интересом к особенностям электронных процессов з этих материалах, так и значительными успехами их практического применения.

Особое место, среди аморфатх полупроводников, занимают аморфшйТ-гидрированный . кремний. (a-Sl:H) и сплавы на его основе. Главным моментом, спредэливэим развитие интереса к этому классу материалов, явилась возможность значительно уменьши» концентрацию внутренних дефектов пассивацией их водородом в процессе роста пленок. Исследования, выполненные в этом направлении, показа.",!, что ссствэтствукгая плотность электронных состояний в запоекенной зоне a-Sí:H может быть

тс _т

уменьшена до уровня порядка 10"" см эВ ' при содержании Еодорода около 10 ат.%. Полученные материалы обладают ПРОВОДИМОСТЬЮ, СЛИЗКОЙ К СОбСТЕЭННОЙ, высокой фстсчувстЕптзль-ностьа и могут эффективно легироваться в области электронной и дырочной проводимости.

3 плане оззеития применений материалов этого класса в области оптоэлектроники возникла необходимость создания полупроводников с более узкой, чем у а-£1:Н, шириной запрещенной зоны, ко не уступающих ему по фотоэлектрическим свойствам. Наибольшей перспективой в решении этой задачи обладают сплавы кремния и германия (,a-£iGe:K). Однако, возникают проблемы, связанные с тем, что условия эффективно-' го гидрирования этих материалов несколько отличаются от условий связывания водорода оборванными связями /в сплэве кремния и германия, так как они имеют различную энергия.

ЗперЕые такие сплавы были получека '.разложением- смаси слланз и германа в плазме тлеющего разряда С1].:Этот технологический метод позволяет получить материалы. высокого качества, но сопряген с рядом технических трудностей (больпие расходы смеси опасных к токсичных газов, необходимость' высоких сковостой откачки для поддержания необходимого состава

- ц -

газовой смеси в реакторе). С другой стороны, предпринимались попытки получения таких сплавав путем совместного распиле-, кия кремния и германия из- твердой шпени в плазма аргона и водорода, с ясмсцыз диодных и магнетронных распылительных систем. Этот метод лиаен недостатков предыдущего, но уступает по качеству получаемых материалов. Следует отметить, что потенциальные еозмо&ности использования реактивного распыления в данном направлении наследованы недостаточно. Применение та активного распыления для разработок промышленных технологий солее привлекательно, чем метод плазменного раз-

*тг№Ситт*ст п>огр тттт лоптт 1тоит.ттг ттлттлтгс.отгдтла

оборудование и оно экологически чисто.

Наибольший практический интерес Еыгывают сплавы а-£11_х0ех:Ы в .области х--0.2 - 0.4 при ¡лирике запрещенной-зоны 1.4 - 1.5 эВ, находящие свое применение в тснкояленоч-ных фотоэлементах, слоях фотогенерации покрытий барабанов лазерных принтеров, приборах,формующих изображение, и в фо-тосенсорах,работающих с твердотельными лазерами. Цель работы заключается в следующем: I. Разработка и создание установки, в' которой можно

илтг\лт*а тг п^о пли'оитгл го>зо о ттппгзий гм ггйг*л1лг»п тю^^аттс.. л ттатгим

.tu Л MW41W IJUJMW«'WttMW л. uuiu U tUliUWHIW 4tftWaUIHWl W l/UWU'V«^ v U

создания аморфных гидрированных сплзеое германия и кремния.

2. Исследование эффективности гидрирования пленок в зависимости от параметров плазмы тлекцего разряда: состава га-зоеой смеси, потенциала смещения подложки, температуры подложки, величины и геометрии магнитного поля в магнетроне.

3. Сравнение эффективности гидрирования аморфного, кремния, германия и сплавов на их основе, как пои синтезе еодо-родосодэогкзЕзпс комплексов s процессе • распыления составных

>з1пттг мот*с.гчгга nr>z> т> тттт^'зид cirvnrytro тг рппппотта mixr

1«1Ч111У**УЛ MU ^ Д. I ) ■1 bWtUDlUU » UritMWIW U» ЬЛ. W4U " • A UAU

к пои одновременном распылении гепманиевой мишени и разлс2&-нии силена в илазме тле^£лИего вазтзяда.

4. Оптимизации процесса распыления германиевой миаана в магкегронном реактивном процессе, в атмосфере смеси аргона, силане к. еодотюдэ-, с цель® получения сплавов . a-SiGs:H с

ВЫСОКОЙ фОТОЧУЕСТЕИТеДЬКССТЬЮ. '

Научная новизна подученных результатов состоит в следующем:

1. Проведено сравнение электронных, свойств а-31:Н, полученных распылением в магнетравнам реактивном процессе кристаллической кремниевой мипени в атмосфере смеси зргонз и водорода и газовой смеси, где водород замещен таким же количеством силэна. Показано, что в последнем случае скорость напыления возрастает в несколько раз, а фоточувстзительность кз порядок величина, достигая значений, характерных для М8?8Т£*ЭЛСВ, пслуч2ЭМЫХ Е ТрЗДНИИОЙНЫХ С*?С?8шСм£ ТЗЗЗ—

лояеетя силака в плазма тлеющего разряда. При этом 2 магнетроне расход оалана понижается на дез порядка величины.

2. Показано, что при получении сплавов а-Б11_х Ое..:Н в магнатранном реактивном процессе замена распыления составной мипенк в атмосфере аргона и водорода на распыление германиевой мишени в атмосфере газовой смеси содержащей силан приводит к значительному улучшении фотоэлектрических свойств. Получены и исследована материалы с 0.5 > х > 0 и ширинами запрещенных зон 1.3 - 1.8 эВ.

3. Экспериментально показано, что при реактивном магнэ-троннсм распылении германия в атмосфере ¿¡ргона и водорода параметром,наиболее сильно влияющим на.содержание водорода в пленке, является велг. шка электрического потенциала смешения подложки. Так, при отрицательном, относительно потенциала плаз.*,к, смешении, подложки содержание водорода макет быть увеличено в 1.5 раза.Отмечается,что при росте абсолютной величины отрицательного потенциала смещения подлошш относительно потенциала плазмы возрастает концентрация моногидрид-ных связей.

Практическая ценность работы:

I. Разработана мвгЕвтроннзя система для получения сплавов а-511_хСех:Н, использующая одновременно реактивнее распыление германия а разложение еялана в плазма тлевсаго разряда. Система позволяет снизить расход вредных я опасных газов до минимального уровня и сохраняет премуцества магнэ-

тронных систем.

2.' разработана технология осаздения пленок a-SlT_xGe,,:H, обладающих высокой фотсчувстЕительностыв.в области х от 0 до 0.35,которые расширяют применение аморфных гидрированных полупроводник ов в область квантов свата с энергией до 1.4 эВ.

3. Разработана технология нанесения оптических покрытий на основе a-üe:H, обладающих прозрачностью в 4-5 раз боль-282, чем покрытия из a-Ge.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Пот распылении кремниевой мшена в магнетрона в атмосфере смеси аргона к силанз парциальное давление стлана и

йГ"*^ ТЧОГ»УГЛ1Т «*ПП*г-Г1 Лсг^с. 'О lit ftTQ tilt Uo 1TDQ ГТЛТМЗТГСГО ГТЛ ЛТЮТ>1ИЭ?1Т»М

VA V J 4 UUiW jn^liUIMUiM *AW Mb^M'VVku U|lUUilUIUUU

с традиционными диодными реакторами. Скорость роста пленки rrp-.i этом практически не изменяется и составляет 0.5 мкм в

'ISC.

2. Показано, что при распылении кремния в магнетронной системе в смеси аргона а силена эффективность гидрирования нище, чем при распылении в смеси аргона и водорода при том •i/с ^.ri-'QM д°j*eHi,r,í' i* распыля-ещей мощности. Фоточувствитэль—

s^e и практически равна фоточувствительности, материалов, получаемых в методе тлеющего разряда.

3 У сп,2исз ^кс '1^0 2 дм»*кс*л т,цхн0«лст'»*ч9 ском тгссцзсс&

получения сплавов a-Sir_xGex:H могут быть одновременно совмещены оптимальные условия распыления германиевой мисени и разложения склана в плазме тлеющего разряда. При этом для материалов с х < 0.35 при ширине запрещенной зоны больше 1.5 зЗ сохраняется высокая фотсчувстЕнтельность, которая бистро уменьшается для больших х к меньших тлвин запрецэнкых

зон ■

4. Величина потенциала электрического смещения подложи наиболее сильно влияет на концентрацию водорода е пленках vgv Si"H, т^к и a-Ge:H Однако введенный tskíím обсазом дополнительна! водород не приводит к росту фотопроводимости.

Апрсбяцая результатов работы.

РезульЧчвта работа: докладывались на Международной конфе-

ренцкя по водороду е полупроводниках (Триест, Италия, IS9Q г.), 14-й Мездународной конференции па аморфным полупроводникам (Гармэи, Германия, 1991 г.), Меадунзродной конференции

м А *тме»огт т* лпп/-»гт»т>охгт.тл ио^рпг^огп»« fUmio fVintnría TQCíT r» )

Мегиународнсй конференции по электрографии (Москва, I9SI г.;, Всесоюзном семинаре "Аморфные гидрированные полупроводники и их применение" (Ленинград, IS9I г.), 2-ей Всесоюзной научной конференции "Фотоэлектрические явления в полупроводниках" (Ашхабад, 1991 г.), 1-ой Республиканской конференции молодых ученых и специзлистов (Алма-Ата, 1991 г.), 3-м всероссийском научном семинаре "Ноеш материалы для гелкоэнергетики" (Гелинджлк, 1992 г.).

Публикации. По результата?,i исследований, изложенным в

тчппаптогггтг* nrriMinivnDDtin О поЛлф rrcir-;Ci>ípcjt_ rnwnmrv ггг»тгоа*гш7

E конце реферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературу из 113 наименований. Робота изложена на ПО страницах, включая 4 таблицы, 33 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность -темы, поставлена цель и сформулированы задачи исследования, излогкеш основные результаты и представленные к защите научные положения.

Первая глава носит обзорный характер. В ней на основе анализа литературных данных приводятся основные результаты исследований, определяющие особенности электронных свойств аморфных, полупроводников. Ке претендуя на полноту изложения данного вопроса, основное внимание уделено тем- свойствам, которые характеризуют материалы с высокой фоточувствитрль-ностьа.

Приведены также экспериментальные результаты, на основании которых возникли современные представления со особенностях энергетического спектра и механизма переноса носителей заряда в аморфных полупроводниках' (АЛ). Определяется

- Й -

ваз<ная роль в переносе носителей заряда состояний,, расположенных в узком интервале энергий вблизи порога подвижности. Излагается общие представления о состояниях, определяющих фотоэлектрические свойства аморфных гидрированных полупроводников.

Обсукдавтся вопросы влияния технологических услоекй приготовления пленок a-SI:H на их электрические и оптические свойства, особенности легирования.

Вторая глаза посвящена технологическим аспектам получения a-Si:H, a-Ge:H и сплавов на их основе. Приведены данные о зависимости структуры и физических свойств пленок a-Si:H, a~üe:H и a-SlGe:H от методов их получения, температуры подложки, мощности, потребляемой газоразрядной плазмой, давления рабочих газов, скорости потока газов и их концентрации, электрического псля,всзоухдаящего плазму, потенциала смещения на подлогке и т.д.

Отдельно выделены методы плвзмахишческого разложения силака и других газов с использованием плазмы тлеющего разряда, ионно-плззменного реактивного распыления и магнетрон-кого реактивного распыления. Обсувдаются процессы, происходящие е.плазме, механизмы осаждения пленок a-Si:К и их влияние на свойства получаемого материала. Кратко рассматриваются преимущества и недостатки каждого из методов, приводится сравнение потенциальных возможностей различных методов получения аморфных материалов.

Подчеркивается,что материалы наиболее еысского качества сыли получены разложением силана и газовых смесей на его основе е плазме тлеющего разряда. Однако, надо отметить, что зтст метод имеет ряд принципиальных недостатков. Главками из них является использование в больших количествах опасных и токсичных rasca, необходимость создания специального оборудования. Этих недостатков лнден метод реактивного магне-трсннсго распыления. Главными премуществгми этого метода является всзмоеность -использования газов и твердых мшеяей в качестве источников основных компонентов- растущей пленки, что особенно привлекательно при создании сплавов на основе

a-Si:K, а также использование стандартного оборудования, распространенного в электронной промышленности.

Отмечается, что наряду с наиболее изученной технологией получения пленок a-Sl:H с использованием ВЧ разложения сила-на в последнее время успешно развиваются метода CYD, фото-CVD, метода,использующие циклотронное и сзерхвысокочэс-тотное возбуждение, магнитное удержание плазмы и ряд других методов. Использование преимуществ наздого метода и их сочетание при получении аморфных полупроводников позволяет оптимизировать сеойстез материалов для каждого конкретного случая.

Третья глава посвящена результатам исследования фотоэлектрических свойств а-81:Н, полученных магнетронным реактивным распылением в плазме аргона и водорода, отдельно рассматриваются пленки a-Sl:H, полученные в плазме смеси силана и аргона.

Еыли использованы специально рассчитанные и изготовленные планарные магнетроны, работавшие при малых мощностях и сравнительно малых скоростях напыления, coecne'issaxsax условия химического реактивного осаждения.

Описана технология получения пленок a-Sl:H с применением как магнетронного реактивного распыления, так и рззлог.9-нием смеси силана и аргона в той же системе.

Для случая получения пленок методом магнетронного распыления и 'разложения силана рассчитана скорость роста осаждаемой пленки на подложке. Показано, что комбинированный процесс с одними а теми ке технологическими параметрами, как в процессе распыления кремниевой мищени s плазме аргона и водорода,дзет увеличение скорости осагаенля в 3 раза, при улучшении фотоэлектрических свойств на порядок.

Представлены результаты исследования влияния на свойства пленок основных технологических параметров осаздеккя: температуры и напряжения смешения подло^ккн Покзза^з зависимость оптических и фотоэлектрических свойств пленок a-Si:H от концентрация водорода и формы его связи о атомами кремния. 11ленгс;,получещш8 при температуре низ» 150 °С, обладают

- 10 -

тт то

удельным сопротивлением р^Ю^-КГ" Ом см. с высокой плот— 17 —1А 3

ностью состояний в запрещенной зоне N^10 -10 см , а

пленки, Еытзащенныо при температурах подложи шлю Т„<=250 °С,

' о 1 й 1 й 1 ч

р<*Ю--Ю Ом см и Н^Ю -10 См , соответственно. Переход

от первой области ко второй происходит довольно резко. Подробно рассмотрено влияниэ параметра потенциала смещения подложки на свойства пленок. При абсолютной величине отрицательного потенциала смещения на подложке Уо=-20С).В, пленю; а-31:Н, полученные распылением, характеризовались энергией активации проводимости Еа=0.65 эВ, оптической шириной запрещенной' зоны Е =1.85 эВ, концентрацией Еодопода Ср=18 ат.%

ъ * "

и Показателем коэффициента преломления п»3.2и, а пленки

а-31:Н, полученные при Ус=-50 В на подложке, имели

эВ, Е°~1.77 эВ, Сгг-Ю ат.5 и п=3.!0, соответственно. £1 ¿5 л

Пленка а-31:Н, полученные разложением склана в магнетронной

реактивной •• истеме при ^=-200 В, .характеризовались энергией активации Еа=0.74 вВ, оптической пириноЯ запрещенной зоны £„■=>1.8 эЗ, концентрацией водорода Сн»10 ач.% и показателем коэффициента преломления п=3.22. При этом во втором случав водород ■ в пленке встраивался примуаестввнйо в форме моно-г;!дрида., Эта разница показала, как изменялись свойства материалов при добавлении силзяз.

Четвертая глава посвяаена принципиальным аспектам изготовления пленок а-0е:Н и исследования их оптических и электрических свойств

Установлена малая чувствительность аирины запрещенной зоны (1-1.1 эВ) ст условий получения. Показано, что температурная зависимость проводимости носит активапионный характер и описывается в инроком интервале температур одной энергией актиЕации, которая может изменяться от 0.2 до 0.5 эВ в зависимости ст эффективности гидт^иосЕания. Пседэкспоненциальчый

' ■ ■' о л

множитель в выражении для проводимости составляет 10"-10

л -I -I Ом см

Показаны основные значения параметров процесса ссазде-ния при магнетронном реактивном распылении: напряженность магнитного поля 30 к?, плотность распыляющей мощности 0.5-

о

1.5 Вт/см~,парциальные давления аргона и водородз составляла 8-9 10~2Тор и 1-2 1СГ^ Тор, соответственно.

Исследования показали, что эффективность водородз, с точки зрения пассивации дефектов е a-Ge:Н,значительно юта, чем е a-Sí:H. Для наблюдения заметного эффекта гидрирования порциальное давление водорода долено превышать í .5-2 10~^Тор.

•Представлены результаты исследования влияния основных технологических параметров осаждения слоеев a~Ge:H: температуры подложки и напряжения смещения на свойства получаемого материала. Температура подлежи мало влияет на ■ содержание Еодорода, а при росте абсолютного отрицательного потенциала смещения относительно потенциала плазмы наблюдется пост содержали- водорода в пленках. Коэффициент преломления пленок a-Ge:H демонстрировал монотонный рост с ростом температуры подложки. При изменении температуры подложки от 5G до т50 °С коэффициент преломления возрастал ст 3.22 до 4.3. При изменении чаппящэния смещения подлещки в интервале от —50 по -20Q 3 наблюдалось изменение коэффициента преломления от 3.78 до 3.55.

ттаги»аигт*а хзп,n/"vrv»TTa т> тт«дгггге» v г»тглитгоа чпл*. гтл г^пах/тгг^^г

UU^UjL.'i.LU.^JtW UWÁW b*uí/^l^ WMW^uUlUHM A.J.W W*AL»Í\. Л. UJ

поглощения в ПК области. Суммарная концентрация Еодорода определялась интегрированием лишат 565 см~*и составляла 10 ат.^.При изменении температуры она практически не изменялась, а при указанном выя:е изменении напряжения смещения -200 3 возрастала до 12 ат.Ж.

Проведенные исследования показывают, что наиболее вероятной причиной гидрирования пленок a-Ge:H является облучение тзастущ^й пленки ионз*ли всдспода из плазмы 3 то время как источником водорода в пленках a-Sí:H, получаемых матке тронным шгктиЕНЫм заспылением, является 'обеззование водородосодержадах комплексов на мишени.

При использовании многопроходной методики и С02~ лазера при длине волны 10.в мкм поглощение гидр5геоваиного материала оказывается е 4-5 раз меньше,чем для обычно используемого аморфного германия. Это дает возможность существенно пени-

Состав X

Вас.1.Зависимости параметров сплава а- ЗЦ_хБе.х полученного сложным магиотрошшм распылением германиевой мишени и атмосфере Аг, и БсН, от состава (х); 1-фотопроводимссть при X «0.63 мки;

Я-темноваа проводимость (6^-);

3-энергая активации темновои проводимости (ДЕо-)*,

4-коэффицивнт пропорциональности В в зависимости Тауца =

б-содераьние водорода в плавках ат.*;

6~оптическая ширина запрещенной зоны

iiiib поглощение окон прозрачности ИК- диапазона.

Пятая глава посвящена методам получения пленок a-SiGe:H, исследованию их фотоэлектрических, электрических и оптических свойств и определении состава Si, Ge з этих пленках.

Описаны два метода получения сплавов a-Si1 Gex:H маг-иетронным реактивным распылением. Первый метод представляет собой распыление составной мнкекп кпистал этического кремния и германия в атмосфере смеси аргона и водорода, второй метод -распыление германиевой мишени в атмосфере смеси аргона, водорода и силаиа.

Исследования показали, что фсточувствительность материалов, полученных вторым методом на порядок,превосходит материалы, полученные первым методом.

Приведены экспериментальные результаты исследования пленок a-Sl,_x Gex:H при х=0.3, полученных распылением составной мишени.Оптимизирована температура осаждения, пленок яри указанном составе. Оптимальной темпэратурой подлежа:, с точки зрения гидрирования материалов и залечивания дефектов,

являлось Т =250 °С, при этом удельное сопротивление состав-

Т Гг Т Т

ляло 10 -10 Ом см, энергии активации темкевой проводимости Е„=0.72 зВ и ширина оптической запрещенной зоны

О 3

Eg=1.6 эВ. Наблюдалась фотопроводимость (Оф/с^Ю"-), при освещении гели-неоноЕЫм лазером с длиной волны Л=0.б3 мкм я мощности ЮО мВт/см".

Результаты исследования материалов a-Sl^Ge :Н, полученных распылением германиевой мишени в атомосфере аргона, водорода и силэна при температур© подложки Тд=270 °С приведены на рис Л. Из рисунка видно, что ширина запрещенной зоны монотонно уменьшается с ^ о с том ° германия, энергия

активации электропроводности уменьиается пропорционально с уменьшением сирины запрещенной зоны. Содержание водорода в пленках падает с увеличением содержания германия, это свидетельствует о том, что с ростом концентрации германия меныгее количество оборванных связей пассивируется водородом. Оото-^сойк^^ть км^ " T^o'it/ff^j г^чад гг.** г -о. ? 5 резкий спад Фет о— проводимости коррелирует с возрастанием коэффициента погло-

Рис. 2. Зависимость коэффициента поглощения различных сплавов состава a-Sc._y.SejH от энергии.

- 15 -

щения при энергии 1.2 эВ, что еидно из рис. 2. Эту часть края оптического поглощения обычно связывают с оборванными связями, являющимися основный каналом безызлучательной рекомбинации, определяющей время жизни носителей тока. Из рис. 2 также видно, что размывается экспоненциальная часть края оптического поглощения с увеличением содержания германия в материале.

Рассматривая край поглощения материала, полученного из составной мишени, можно отметить, что он размыт несколько сильнее (кривая 7) и демонстрирует большую величину коэффициента поглощения при 1.2 эВ, чем соответствующий материал, полученный вторым способом (кривая 4). Это характеризует его болез низкое качество с точки зрения наличия оборванных связей.

Проведанные исследования показали, что при х=0.35 мохно получить сплав а_31о.б5с'е0.35:Н с шириной запрещенной зоны Е =1.55 эВ и высокой фоточувствительностыо.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Установлено, что в едином реактивном процессе получения сплавов а-311 _х(Зех:Н могут быть одновременно совмещены оптимальные условия распыления германиевой мишени и разложения силана в тлеющем разряде.

2. Оптимизированы параметры магнетрона, в котором можно одновременно осуществлять распыление твердой мипени и разложение силана в плазме тлеющего разряда с целью создания амор^шх гидрированных сплавов кремния и германия.

3. Получены материалы а-311_хСех:Н со значениями параметра х в интервале от 0 до 0.5 при изменении содержания силана в смеси с аргоном и водородом.

4. В материалах а-Б11_:хСех:Н с увеличением параметра х от О до 0.5 наблюдалось линейное изменение ширины запрещенной зоны от 1.3 до 1.4 эВ, энергии активации электропроводности от 0.3 до 0.6 эВ, содержания водорода от 9 до 6 ат.Х.

- 16 -

5. В исследовании: материалах а-Б^^Се^Н при значении х>0.35 наблюдается резкое падение фоточувотвительности.

6. Методом обратного резерфордовского рассеяния при облучении пленок ускоренная! а -частицами показано, что концентрация атомов кремния и германия равномерно распределена по толщине пленок.

?. Проведено сравнение материалов, полученных распыле- ■■ нием составной ¡пядени"кремния и германия'в атмосфере аргона, водорода и германиевой мишени в атмосфере аргона и силана.• Показано, что в последнем случае фотопроводимость материалов на порядок выше. . '

8. Параметром, оказывавшим наибольоэе влияние на рост пленок а-31:Н, а-Се:Н и а-БЮегН.и кх электронные свойства, яеляэтся потенциал смещения подлога: относительно потенциала-плазмы.

9. Величина потенциала электрического смещения подложи наиболее сильно влияет на концентрации Еодорода в пленках как а-31:Н, так я а-йе:Н. Однако,введенный теки?,! образом дополнительный водород нэ приводит к росту фотопроводимости.

10. При распылении кремниевой мкпэни в магнетроне, в атмосфере смеси аргона к силана, парциальное давление силана : и его расход могут быть уменьпекы на два порядкз по сравне- . нию с традиционными диодными реакторами. Скорость роста пленки при этом практически не изменяется и составляет 0.5 мкм

е час.

11. Показана, что при распылении кремния в магнетронной . системе в смеси аргона и силана эффективность гидрирования еше, чем при распылентск в смеси аргона и Еодорода при том ке общем давлении и распыляющей мощности. ©зточуЕстеитель-ность материалов, полученных ' в первом случае, на' порядок вшпе и практически равна фоточувстивитедьности материалов, получаемых в методе тлеющего 'разряда.

12. Поглощение сев та в КК - диапозоке при дашэ еолны 10.6 мкм в а-Се:Н 4-5 раз меньше чем в а-Се, что делает его Солее аффективным в качестве просветлявдего оптического покрытия. ■

Основные результата' диссертации опубликована в следую

них работах;

1. V.I.MaraltiicnoY,N.A.Rogachev, J.T.IsMcalov, Ju.V.KaraWio-nov, E.I.Terukov, V.E.Chelnckov. Elektrical and optikal properties of a-Sl:H, a-SiGe:H and a-SlSn:H deposited sllane decomposition. J. Kon-Cryat. Solids, 1991, V.137&, 138, p.817-820.

2. V.l.MaraMwnov, E.I.Terukov, If.A.Rogachev; J.T.Isi&alov, y.H.Kudoiarova, Ju.P.Andronov, L.N.Vinokurova. Optical properties of a-Ge:H witliin Infrared transparence bancla. Proc. 6-th Trieste- Semicon. Slmposiun.on "Hud-• rogen In Semiconductors: Bulk and Surface Properties", Trieste, 1990, p.30.

3. Н.А.Рогачев, Ж.Т.Накалов, В.Х.Кудоярова. Исследование . состава и структуры сплавов а-£1:Н, полученных магнетрон-

ны1.1 реактивным расйылением. //Тезиса Все союз, семинара "Аморфные гидрированные полупроводники и их применение". Ленинград, 1991, с. S3.

4. V.I.Marakhonov, I5.AJtogaehe7, J.T.IshXalov, E.I.Terukov, I.N.Trapeznikova. Deposition of amorphous hudrogenated semiconductors by magnetron assisted sllane ' decomposition. Pfcyaica B, 170, 1991, p.571-573.

5. В.Х.Кудоярова, Н.А.Рогачев, Н.Т.Шикэлсе. Сплав a-SiGe:H, полученный мзгнетронным распылением, как материал для фотсприемников. Международная кснфер. по электрографии. Москва, 1991, часть II,с. 42-45.

6. Н.А.Рогачев, й.Т.йикзлоз. В.Х.Кудояровз. Фстозлектричекие свойства сплавов a-SiGe:H, получаемых магнетроншм реак-тиеным распылением. Тезисы докл. II Всессюз. конфэр. "Сотое лектрические явления в полупроводниках". Апгабад, 1991, с. 110.

?. х.Т.КшкалоЕ, Н.А.Рогачев. Влияние потенциала смагения подложи на свойства a-Sl:K, полученного . магнетссяным '"'©активным распылением. Тезисы докл. I—Республ. конфер. молодых ученых я специалистов Казахстана. -.Алма-Ата, 1991 с. 5.

- 18 -

8. V.I.MarakhonoT, E.I.Terukov.N.A.Rogachev, J.T.Iahkalov, Ju.V.Marakhonov. Deposition of Diamond-Like a-C:H on. un-deated substrate by D.C.Magnetron sputtring and MASD method. Proc. Second European Coni. on Diamond-Like and Related Coatings. Nice, iranse, 1991, p.7.71.

9. В.Х.Кудоярова, Н.А.Рогачев, Ж.Т.Макалов. Исследование сплавов a-S!Ge:H методами протонов отдачи и ИК-спектроскошш. Тезисы Ш-Всероссийск.научного семинара "Новые материалы для гелиоэнергетики". Гелиндаик, 1992, о. 31-32.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. MacKenzie K.D., Eggert J.R., Leopold D.J., et al. Structural, electrical, and optical properties oi a-SlGe:H and an inferred electronic band structure. Fhys. Rev. (B), 1985, v.31, No.3, p.2198-2212.

2. Gusinsrii G.M. Kudryavtsev I.V., Kudo^arova Y.Kh. A metii-od for investigation of lightelement distribution in the surface layers of semiconductors and dielectrics.Semicond. Sei. Technol., 1992. v.7, p.881-887.

3. Nedialkova L., Dimova-Malinovska D and Kudojarova V. Correlation between the electrooptical propernies and the

. composition of a-SiGe:H (x<0.1) thin fllras. Solar Energy-Materials and Solar Cells, 1992, v.27, p.37-42.

РТП 1ШЯФ, зак.88, тир.100, уч.-изд.лЛ, 3/П-1993 г. Бесплатно