Легирование аморфного гидрированного кремния примесями серебра и диспрозия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГ6 ОА

9 3 МЛ 11 1995

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи

ПЕРШЕЕВ САЙДУЛЛА КАЗАХБАЕВИЧ

УДК 621.315.92

ЛЕГИРОВАНИЕ АМОРФНОГО ГИДРИРОВАННОГО КРЕМНИЯ ПРИМЕСЯМИ СЕРЕБРА И ДИСПРОЗИЯ

(01.04.10 — физика полупроводников и диэлектриков)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наун

Ташкент — 1995

Ташкент — 1995

Работа выполнена в научно-исследовательском институте прикладной физики Ташкентского Государственного университета и в физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе РАН.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор

АБДУРАХМАНОВ К. П., кандидат физико-математических наук КУЛИКОВ Г. С.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

ВЛАСОВ С. И.,

доктор технических наук, профессор ЛЮТОВИЧ А. С.

Ведущая организация: Государственный технический университет г. С-Петербург

Защита состоится « » 1995 г. в /О часов

на заседании специализированного совета ДК 067.02.24 при физическом факультете Ташкентского Государственного университета по адресу: 700095, Вузгородок — 95, ТашГУ, физфак.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета Ташкентского Государственного университета.

Автореферат разослан « » ¿^-¿^^ 1995 г.

Ученый секретарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Аморфвнй гздрироващшй кремний (а-31:Н) в настоящее время находит все большее применение в элек-трошсй технике как новый полупроводниковый материал. Основнке области применения - это солнечные элементы, фотодатчика, тонко-пленочша нолевые транзисторы для дисплеев, логических схем и схем памяти, светоизлучавдиэ диода и т.д. Специфика этого материала, связанная с технологической доступностью, дешевкзой и налзгаюн известных полупроводниковых свойств, приемлемых для создания изделий электронной техники, позволяет а-Б!:!! успешно заменять традиционные в этой области криссталлическкэ полупроводники. И если в области применения этого материала могло отмотать прогросс, то в определении его свойств и физики процессов ясности пока не существует. Многие вопросы фундаментального характера, связанные с энергетическим спектром носителей заряда, механизмом электропереноса и легирования, далеки от решения либо находятся па стадии постановки.

Цель и задачи исслздовзния.

Целью настоящей работы являлось экспериментальное исследов^ шга механизма легирования пленок аморфного гидрированного крешшя серебром и диспрозием путем использования различных способов еводо-Ш1я этих пршосей: диффузией и методом лепфования в процессе выращивания.

Основными задачами являлись:

-исследование диффузии серебра в нелегарованном и легированно« борон, фосфором аморфном гидрированном. кремний;

-исследование влияния диффузионного легирования серебром и диспрозием на электропроводность и фотопроводимость а-31:Н;

-исследование влияния легирования серебром и диспрозием в процессе внравдшапия пленок на э лектропроводно сть и фотопроводимость пленок а-Б!:!!.

i 1

Научная новизна исследования.

Впервые исследованы:

- диффузия серебра в нолегированном и в легированном фосфором и бором пленках аморфного гидрированного кремния;

- растворимость и эяектропоренос серебра в нелегировашшх пленках a-Si:IÍ;

- влияние легирования серебром (в процессе выращивания) пленок a-Si:ll ка их электропроводность и фотопроводимость;

- влияние диффузкопого лзгирования диспрозием на электропроводность и фотопроводимость плонок аморфного гидрированного яромния;

- влияние т - облучения на проводимость и энергию активации проводимости. a-Sl:H, легированного бором и фосфором.

Показана возможность широкого варьирования параметров пленок аморфного щдрированного кремния путем его диффузионного легирования и легирования в процессе выращивания металлическими примесями.

Предложен способ изготовления аморфного гидрированного — кремния с улучшенной фотостабильностью, основанный на диффузионном легировании примесями серебра, олова и железа.

Обосновано -применепио на" эриалов контактов к слот! п- и р- типом проводимости. 1

ПлвшаГ a-Sl:H, .-Легированные диспрозием, могут бить использована при создании датчиков ультрафиолетового излучения.

1. Диффузия примесей серобра и диспрозия в a-Sl:lI происходит в интервале 300-500°С значительно быстрее, че м в кристаллическом' кремнии за счет процессов миграции водорода.

2. Легирование фосфором замедляет, а Сором - ус к оряот диффузию серебра в a-Si:H.

3. Примесь серобра, введенная в a-Si:H как путем диффузии так и в процессе выращивания проявляет донорныэ свойства.

4. Легирование a-Si:II диспрозием (как путем даффузии, так и в

процессе виращивания) приводит к увеличению отнопония фотопроводимости к темновой проводимости при комнатной температура и возраста-» шш спектральной чувствительности фотопроводимости в ультрафиолетовой области*

Апробация работа. Основные результата работа докладовались на 71 Всесоюзной конференции по физико-химическим основам летарования полупроводниковых материалов (Москва,1983), па Всесогоной конферон-ции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ташкент, 1989), на Всесоюзной конференции по перспективны!.! материалам твердотельной электроники (Шнек,1990), па Совещании по аморфным тоцрированнкм материалам (Ленинград,1991), а такге на научных семинараг Лаборатории физики полупроводников НИИ ПФ Ташкентского государственного университета и Лаборатор.-и диффузии и дефэктообразовзпия в полупро-водгпках ФТ11 им.А.Ф.Иоффэ РАН.

По результатам исследований опубликовано 9 работ.

Структура и__обьем диссертации. Диссерт а ция состоит из введения, четырех глав и основных выводов работа. Она содеряит 126 страниц машинописного текста, вклклэот 36 рисунков, 8 таблиц и 72 наименований библиографии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность томи, сформулирована цоль и задачи работа, отмечена новизна, научная и практическая ценность исследования, а также перечислены основные положешш/выносшко па защиту. . , •

В первой главе приводится обзор методов получения аморфного гидрированного кремния. 'Рассмотрены три основных способа получения плёнок а-81:Н.: осадденио из силановой плазмы тлещего разряда (ТР), распылоние, химическое осаздешю из газовой фазы (ХОГФ). Показана роль водорода в а-51:11, представлены форгш вхождения бодерода в пленки аморфного парированного кремния и их взаимосвязь со структурными особенностьями. В этой главе : довольно подробно освещены вопросы легирования аморфного гидрированного кремния. Рассмотрена диффузия водорода, бора, олова и некоторых других

- б -

примесей в а-Б1:Н. Отмечается , что диффузионное легировапие и леги рование в процессе роста пленок а-31:11, в литература встречается крайне редко, а зависимость фотоэлектрических свойств аморфного . гидрированного кремния от способа лвгкрования практически пе исследована.

Вторая_глава посвящена описанию используемых экспериментальных методов эксперимента. Представлены две системы (метода тлеющего разряда) получения пленок а-Б!:!! : диодная и триодная. Легирование пленок аморфного парированного кремния осуществлено путем диффузии и в процессе выращивания пленок распылением мозаичной (кремний + металл) мшеии в аргон-водородной плазме. Описан метод радиоактивных изотопов, использованный для исследования диффузии серебра в аморфном гидрированном кремнии. Представлена используемая экспериментальная установка для исследования электропереноса в а-Б1:Н. Приводится экспериментальная установка и методика исследования фотоэлектрических свойств пленок аморфного гидрированного кремния.

Третья_глава посвящена исследованию диффузии, серебра в

нелегарованных пленках а-31:Н, получению: в диодной и триодной системах разложения ыоносилана в тлевдем ВЧ-разряда, а также в легированных.бором и фосфором пленках аморфного гидрированного кремния. Результаты исследования диффузии серебра в не легированных. пленках а-51:Н ( полученных в диодной системе ) показали^' что концентрационные "профили радиоактивного серебра (¿¿-110т) имеют' два участка. Оба участка.за исключение!., тонкой пршюверностаой области, удовлетворительно описываются соответствующими егЛ-функциями.'

Температурные зависимости коэффициентов диффузии описываются , выражениями

• Ш = 4.4-Ю-3 ехр(-1.3 эВ/И?) см2-о"1

и

Ш = 70 езр (-1.7 эВ/КЕ) см2-с"1,

где Ш - медленная, Ш - быстрая составляпцая коэффициентов диффузии определенных по каждому участку профиля, свидетельствуют о том, что даф&узия серебра в пленках а-£1:Н осуществляется, по видалому,

двумя иотокамп.

Растворимость серебра в пленках o-Sl:!I посит ротроградгай. характер _ - она . увеличивается с температурой , достигая ¡.¡скакального значения при 400°С (2.4-I0I'ici.r3), а сотом уменьшается. Установлено, ретроградный характер растворимости связан с том, что при температурам ¡me <ÍOO°C происходит интенсивный шкод водорода i-з пленки и измонозшо аморфной структурной сонм в сторону упорядочения. Это приводит к уиеюьшшп концентрации дефектных состояний, гдо могут скапливаться атоми серебра.

Исследование электропореясса соробра в пелогировашшх пленках а-51:Н показал, что серебро поремеизотся преимущественно в сторолу катода. Заряд мигрирующих колов серебра имеет величину ; = +1с, - а их подвижность (i = 5.5-IO"11 н 5.0-10~10смг• В •с~г при температурах 350 и 400°С, соответственно.

Анализ концентрационных профилей диффузии соробра в плоттер a-Si:H, полученных в триодной системе показал отличие зарактера распределения примеси в пршоворзяостаом участгсо непосредственно у поверхности пленки: в отлично от пленок, пнрощошшх. в диодной системе, у которых подъем концентрации соробра паблвдался до саыой поверхности (Х=0), в исследованных нага плошках , ссаждощшх.. п триодпой систомо, имоот место падепнэ концентрации соробра у сймой поверхности с максимумом около 0,05 мкм. Значения установленных коэффициентов диффузии D более близки к соответствующим по тошз-ратуро коэффициента^ диффузии для медленной составляющей диффузии серебра в пленках, осазденпкх в диодной систомо. Значения растворимости при соответствующих температурах на 1-2 порядка прош-шаит значения, получоннне для плопок, осажденных в диодной систомо.

Коэффициенты диффузии серебра ( Ш и D6 ), определенные по своим участкам концентрационного профиля в логированшк фосфором пленках a-Sl:ÍI, увеличиваются с ростом температура и их зависимости опиенваюггел выразенкями .

Си » 8.5-I0~4exp ( -1.3 эВ/КПоЛс-1, D6 = Q.0 ехр ( -1.67 SB/RDCÍAC-1 для 0.3 об.% РНд и

а! = 6.0-Ю~4ехр ( -1.3 эВ/КЕ)сы2.с-1, Ш = 5.0 егр ( -1.7 эВ/Шсм2.с_1 для 1.0 Ъб.% РНд.

Сравнение коэффициентов диффузии серебра в нелегированных и легированиях фосфором пленках а-Б1:Н показывают, что легирование приводит к существэнному замедлению диффузии серебра. При этом энергии активации диффузии серебра, определенные из температурных зависимостей коэффициентов диффузии, вычисленных по первому (йл) и второму (М) участкам профиля не изменяется, а значения предэкспоненциальнш: множителей уменьшаются.

По другому диффундирует серебро в пленках а-Б1:Н, легированных бором. При увеличении содержания диборана в газовой смеси, от О до 3 об.2, концентрация продиффундировавшего (при 400°С,40 минут) серебра в пленку аморфного гидрированного кремния увеличивается от 10 до 1.6'1020см-3. Тагам образом, в пленках а-31:Н<В> возрастает скорость диффузии серебра с ростом уровня легирования бором, в отличие от замедления диффузии серебра в пленках а-51:Н<Р>. Измерения электропроводности показали, что введение серебра в пленки а-31:Н<В> приводит к компенсации дополнительной проводимости создаваемой в результате тврмоотзкига, при этом проводимость имеет еди-еданую энергию активации (0,2 эВ) в интервале тешератур 20-220°С. • Обсуждение полученных результатов.

Экспер1й1ейтальпне результаты, полученные при исследовании диффузии серебра в пленках аморфного гидрированного кремлия, ■ свидетельствуют о том, что концентрационные профили состоят из- -двух участков, которые, "могут- бить аппроксимированы, за исключением тонкой' приповерхностной области 0.1 • ним, соответствующими егХс-фудкция„7.и. Появление на концентрационном профиле двух участков является особенностью диффузии примеси серебра в пленках а-31:11. Эти результаты позволяют сделать заключение о том, что примесь . серебра в пленках а-Б1:Н диффундирует двумя потоками один из которых характеризуется меньшим коэффициентом диффузии Ш, а другой-большим, Юб.

Диффузионные параметры медленного потока близки к диффузионным параметрам водорода в а-51:Н и это свидетельствует о том, что часть

атомов серебра д:г£фувдируот по "водородным вакансия?.;".

Дмффуз:гашию параметры бнстрого потока серебра в a-Sí.'II близка к аналогичным параметрам в кристаллическом кремнии (c-Si): зноргал октиезцкп диффузии серебра в c-Si составляет 1.6 sB, а в a-5i:II -1.7 значения коэффициентов диффузий серобра в c-Sl, экстраполированию гз исследовании!! интервал температур (350-125°) близки к их знзчепиш в плонках a-Si:II. Все ото с учетом того,-что миграция сор-обра в a-Sí:II, по данным злеглроперэпоса осуществляется в виде однократно заряженных ионов, позволяет гродполозить что, наряду с диффузионным потоком по "водородным вакансиям", дкф-фузия части ато!.:оа (muco) серебра в пленках a-Si:H осуществляется путем их миграции по междоузлиям а-51:11. Поскольку оба утчспсо концентрационного профиля описываются eríc-функциями то, rio видимому, обмен атокеми пркмес.:-мезду до-йузкошпетс потоками но играет существенной роли.

Исследования даШзни серобра в лопфовзиинх фосфором пленках а-31:11 показали, что коэффициенты дяЩзки в лопфовагашх плэвн гк уменьшается по сравнению с нелопфовошпжг почта па порадоу. Причиной уменьшения коэффициентов дифй'зжх атомов {коноз) серобра даадундируюцда по "водородным вахонскям'Чшзрсэ ссого, является . то обстоятельство, что атсмы лепфугагой , принос». фосфора генимавт часть оборванных связей в процессе вкрзудпзатш, а текло so epeuv: дифЬузконого отхкга и уменьшат1 -вероятность перескока атсмоа серобра по "водородом вакансиям". Замедление г:а диффузии ' птомоп примеси, диффундирувдкх по мездоузлиям, мояно сбьяснщь' тем, • что часть лепфуидей примеси фосфора в процоссо выращивания по входящая е связи с крешшон, заполняет пустые междоузлия иатркци, и, слодовательно, затрудняет миграцию пргазеей серобра по кокдоузлиям, a-Si: II. •

Исследование яэ диффузии серобра ь лепфованяых бором пленках a-Si:II показали обратный. эффект пожели в .пленках с фосфором. Легированно бором приводит к ускорении проникновения серобра при диффузии по-сравнению с нолепфованнши пленками a-Si:H. Это, по. видалому, связано с тем, что бор при введении a-Si:IÍ изменяет \ микроструктуру пленки и тип водородных связей с кремнием, которые

при втом ослабляются. Ослабленные связи водорода с кремнием легко разрываются при соо'. зетствуодих температурах диффузии и бразуют до- • полнительные "водородные вакансии" по которым и идет ускоренная диффузия серебра.

В__четвертой__гла§е_ исследованы фотоэлектрические свойства

аморфного гидрированного кремния, легированного серебром и диспрозием.

Объектом исследования служили пленки a-Si:H аналогичные тем, какие использовались в исследованиях диффузии и растворимости серебра, но выращенные на кварцевых подложках- На поверхность таких пленок нашлялся в вакууме слой серебра, после чего производился диффузионный отжиг ори 400°С. Температура и время диффузионного насыщения (легирования) подбирались, исходя из величины коэффициента диффузии и растворимости серебра с учетом возможного влияния на свойства материала самого отжига. Этот выбор обусловлен также тем, что отжиг пленки a-Sl:H при 400°С еще не вызывает больших изменений отпошения фотопроводимости к темновой проводимости (а^/ат). Исследования проводились на образцах двух типов: полученных разложением моноеилана в диодной системе и триодной системе.-

а) Рассмотрены результаты диффузионного легирования серебром пленок a-Sl:H, полученных разложением ыоносилана в диодной сис-, теме. Равномерный-уровень концентрации примеси серебра составил 2,4-101 "'см-3. На таких диффузионно легированных пленках.и исходных не легированных, а также на пленках, отоженных при температуре и временах, соответствующих диффузионному легированию, проводились гомерения фотопроводимости и темновой проводимости по толщине пленок. Сравнение значений темновой проводимости, полученных, после диффузионного легирования серебром с аналогичными данными, получен- ' ными после отжига нелегаровашшх пленок при таких же температурах и времени,свидетельствуют о проявлении легирунцего эффекта. Эффект - допорного характера проявляется в увеличении электропроводности пленок a-Sl:H легированных серебром по сравнению с не легированными пленками и компенсации электропроводности при легировании серебром пленок а-В1:Н с примесью бора.

В соответствии с предложенным механизмом диффузия серебра в a-Si:H атомы (копы) серебра могут находиться в меадоузлилх и . на "водородных вакансиях".

Известно , что в c-SI атомы серебра, находясь в междоузлиях, проявляют донорпые свойства. Можно полагать, что аналогичным образом серебро ведет себя и в меядоузлиях a-Sl:II, поскольку свойства аморфных полупроводников определяются ближним порядком, а ближний порядок в a-Sl:H сохраняется. Нуано отметить,что донорнш свойства в a-Sl:II проявляет также и междоузелышй литий , который увеличивает электропроводность при- диффузионном легировании па четыре порядка.

Результаты послойного измерения фото- и темповой проводимости показали , что приповерхностный участок исходной и отозсешой пленки a-Sl:H несколько отливается от объема. Как указывалось ранее, приповерхностный участок плзпки a-Si:H оОедпеп водородом вследствие его экзодиф$узии во, время выращивания и диффузионного отжига. Этим могут бить объяснены некоторые аномалии проводимости в припо-верхностпом участке пленки a-Si:II . Однако апокалки исчезают при диффузионном легировании пленок пргаюсыэ серобра. № связываем это с тем , что в процессе диффузии часть атомов примеси занимают. "водородные вакансии", компенсируя оборванные связи кремния, образующиеся в результате экзодиффузш водорода.

Были исследованы температурные зависимости • электропроводности диффузионно-легированных пленок и исходной нелегированной пленки, отоженной при темпеатуре й врбмепи соответствующим диф$у-зионному легированию . Исходная нелепфованная пленка в интерзало температур 20-220°С имела три значения энергии активации электропроводности 0.55, 0.7 и 0,9 эВ (что характерно для пленок -приборного класса). Наиболее характерной -особенностью диффузиотшо--легаровзтшх серебром пленок a-Sl:II яв..иется появление в широком интервале температур (25-150°0) единой энергии активации проводимости, равной I эВ, что связано с мета'стабильными состояниями образуемыми серебром в случайной структурной сетке.

б) Рассмотрено влияние диффузионного легирования серебром

на фотоэлектрические свойства шшок а-31:11, полученных нутом разложения мопосилана в смоси газов в высокочастотном тлеющем раз-радо в триоднсй сийтеыо. Толщина исследованных пленок составляла 0,5-0,65 мкм.

Исходная нелегировання пленка, выращенпая при температуре кварцевой подложки 300°С, имела при 20 С следувдие параметры: темповую проводамость стт=5,?-10--100г,Г1см~1, фотопроводимость аф=2.4-Ю£ ОьГ'см*1 , их откошопио Оф/сгт = 4,2-Ю3 , содерзание водорода 15ат.Ж.

Диффузионное легирование исходной пхешси проводилось . при 400°С из слоя серебра, напыленного в вакууме на поверхность плен-ют а-Б1:Н. Время диффузионного отшга составляло 0,5 и 25часов. Режим легирования выбирался на основе полученных ранее данных о коэффициентах диффузии серебра в а-Б1:Н . О целью контроля было проведено изучение распределения серебра в результате диффузии при указанной температуре и времени насыщения, с использованием радиоактивного серебра Ае~110т.

Получение результаты показали, что диффузионно-введенное серебро (при 400°С и 30 минут) имеет максимум концентрации у поверхности , а средняя концентрация введенного серебра составляет величину приближенно равную ю" см"5 . При диффузии серебра в течение 25 часов, профиль концентрации имеет более сглаженный характер и средняя концентрация составляв. ~1020си~3.

Аналогичным образом осуществлялось диффузионное легирование нерадкоактхшннм серебром пленок, предназначенных для фотоэлектрических исследований: После проведения диффузионного отаига с ллен-ки химическим способом удалялся слой непродиффундировавшего серебра.. Далее проводились измерения темновой' и' фотопроводимости пленок а-Б1:Н, легированных серебром, в интервале температур 170-440К. Энергия активации темповой проводимости нелегарованного исходного образца составила дЕат=0.9эВ, а отношение фото- к темновой проводимости при комнатной температуре 4-Ю3 . После контрольного отжига параметры исходной пленки претерпевают изменения. Уменьшается от(Т=300К) примерно на порядок и Оф(Т=300К) более чем на два порядка.' Что, связано с выходом во-

дорода из плешей и образованием оборвгнярх связей в з-Г;1:Н . Это приводит к уменьшению энергии активации темяспой проводга.гаста до Еат=0.8эВ л гаиюотпо фотопроводимости (при этом о^а =125).

Дцффузконно введенное серебро до концентраций ТО^см"3 (при '100°С, 20 минут) проявляет допориыо свойства: приводят к увеличению темповой провода/ости при комнатной температуре аф(Т=300К). При отом энергия активации проводимости умепьаеэтея до ДЕа„=0.7эВ, а отношение ст^/а„=125- Длительное до (в течение 25

1 щ * 9Г)

часов) диффузионное насыщение плепки примесью серебра до 10 см , пгпбодит к существенному вменении (деградации) свойств исходной пленки: наступает полное гашение фотопроводимости, а эпергип активации темдоБой проводимости падает до значений 0.2 эВ. В случае а-31:Н, полученного в диодной системе при аналогичных услошях диффузии серебра (400°С, 25 часов) такой эффект но.наблюдался. При

т7 -ч

этом концентрация введенного серебра составляла 2,-МОсм . Следовательно,-диффузионное легирование серебром до концентраций 1018-Ю20скГ3 существенно влияет па плотность состояний в щели подвижности а-51:Н и приводит к образовании центров.рекомбинации г-зравновееннх посителзй заряда.

Далее приводятся результата влияния серебра, введенного е а-51:Н в :.х>цессе роста плонок, па фотоэлектрические свойства этих пленок. Плешей а-31:Н,. легкрозашшо серебром, били получены с по- ■ мощью метода- высокочастотного риспнлепия мозаичной »шпени (51 + Лд) в газовой смеси, содеряащей аргон, водород, силан'. Температура ■» подложки составляла 380°С, напряжение на высокочастотном электроде ' 950-1000В. Исследование температурной зависимости'темповой и фото-роводкмости пленок а-31:11, легированных серебром до концентраций Ю^см""3, показало, что серебро проявляет дойорнне свойства, повышая темновуи проводимость пленок при комнатной темпе. атуре и увеличивает фотопроводимость пленок а-31:Н на порядок . В отличив от диффузионно введенного серебра, серебро введенное в процессе роста пленок а-31:Н подавляет центры рекомбинации неравновесных носителей заряда, увеличивая фотопроводимость этих пленок.

Измерения спектральной чувствотельябсти.фотопроводамости не- . легированных исходных и легированных • серебром в процессе роста

- U -

*

пленок показали , что такоэ .ввэденио примеси серебра в 'a-Si:H гриводиг к сужения спещтьной чувствительности фотопроводимости ' к сдвигу максимума с 550ш,з до 580нм.

Гаже исследогано влияние диспрозия на электропроводность и фотопроводимость шенок a-Sl:II. При этом примесь диспрозия вводилась в пленку двумя, способами - при выращивании пленки в ВЧ плазма путем распадения мозаичной ( S1.+ Dy )-мишени и диффузионным легированием выращенной шейки. Толщина пленок a-SI:II составляла 0.6-1.0 мкм. Концентрация введенного диспрозия оценивалась с поют я никрозеидового апалкза. Диффузия диспрозия в a-Si:H проводилась при температуре 400°С з точение 0.5-25 часов. Фотоэлектрические свойства исследовались в интервале температур 2Q-220°C. Легирование a-Si :Н диспрозием в условиях взращивания увеличивает значение темнотой и фотопрозодаюсти.При ' этом увеличение фотопроводимости пленок Q-Si:íl шляотся значительным, так. что ,отношение фотопроводимости образцов при комнатной температуре ...к темновой Оф/а,, достигает значения 7.1-Ю4. Энергия актива цш темновой про-проводшости a-Si::i, легироЕашшх диспрозием в условиях вцращивания уменьшается и- определяется одним значением энергии активации темповой проводимости О.бТзВ.

Исследования диффузионного легирования аморфного гидрирован-^ ного хфемния пргмерью диспрозия показали: энергия активации темно-вой проводимости исходного рбразца составляла ( в интервале температур 20-220°С) 0,41 И 0,/ЗэВ. Значения темновой .и фотопроводимости при комнатной температуре составили I,73.-Í0 и 1,44• XO^Cm-Icm"1 , отноаениз Оф/от составило 8,3>10г. Контрольный отжиг не оказывает большого влияния на энергию "активации темновой проводимости - она составила 0,69 и 0,4зВ. Но произошло уменьшение темновой и фотопроводимости отожошшг образцов до 1,3•Ю-10 и 1,99 > см-1. И соответственно уменышиюсь отношение фотопро-•

фотопроводимости к темповой 1,5-ТО2, что связано с частичным выходом водорода и образованием оборванных связей.в аморфном гидрированном крешш. ДзХфузиотлоо легирование диспрозием (при 400°С и 0,5 ч) изменяет энергию активации темновой проводимости до значений 0,65 и 0,8 эВ, а значения тешовой й фотопроводимости при комнатной

температуре 1-10~10и 8-,7>Ю~,'ом-*см~*. При отом аначзхгае стаопзелил фотопроводимости к темковой возросло и составило в,9-ТО3. Легарова-' ние a-Si:H диспрозием не зависимо от способа введения ггскмеси увеличивает отношение фотопроводимости к темновой проводимости. Наряду с этим обнаружено, что при введении примеси диспрозия повышается также фоточувствительность пленок в ультрафиолетовой области спектра. Следует отметить, что приведенные данные получены на пленках a-Sl:II с концентрацией диспрозия. Б-Ю^см"3, при которой отпо-шенио сСф/ат имеет максимальное значите. .

Влияние диспрозия па фотоолектрическио свойства a-Si:II могет бить связано, наряду с образованием в процессе легирования асео-циатов диспрозия с кислородом и одновременным разрушением центров рекомбинации Tima "кислород-азот", такке и со структурными изменениями аморфной сетки a-SI:H, происходящими при введении этой примеси. О возможности таких изменений свидетельствуют увеличение поглощения около 2100 см-1 в ИК спектрах пленок, в.- которое вводился диспрозий ( по интенсивности поглощения в этой области обычно судят о степени "микроструктурности" сетки , а также появление широкой полосы поглощения с максимумом около 850 см-1.

Известно, что 7-облучение собственного нелегированного аморфного гидрироварчого кремния приводит к изменению величины проводимости на четыре порлдка и. конверсии типа проводимости из п- в р-ткп. Это связывается с образованием з процессе облучения дефектов акцепторного типа ( D+). при сохранении пеизмешшл числа . нейтральных сборватшх связей (,-D° ). При использовании приборов .-на оснойо a-SI:H с p-i-n структурами (солнечные- элемептн) в условиях длительного 7 -облучения (в космосе и т.д.), необходимо знать возможные последствия облучения. В этой связи в настоящей работе исследовалось влияние 7 -облучения ( источник ^°Со) на электропроводность пленок a-Si:H, легиров-лных фосфором и бором. Образцы были получены путем добавления к моносилану в процессе осаздения в плазму тлеющего разряда фосфина и диборана в соотношениях: PHg/SiII4= 1,5о6Л и Bgííg/SIH^ = 1,5об.55. На таких пленках проводи-" лись измерения температурной зависимости электропроводности до и после облучения, а также после отжига (220°С, 10 мин.)облученных

образцов. Результаты показали, что 7- облучонио легированных тонок уыеншаэт их электропроводность и увеличивает энергии активации проводимости. При этой хЬыэношхо электропроводности .ущественно' ыоншо, чей при облучении собствовного а-51:11. Это мокот быть связано с кокшвсцрущш доДствясм тре;с факторов:' наличия болыэго, чем в собственном материале, количества нейтральных оборванных связей В0,' образоьчиаш заряхошшх оборванных связей и распада в процессе 7 -облучехш комплексов Н-В и Я-Р. Отжиг облученных леги-роващшх образцов приводит к восстановлению их электропроводности почта до исходит значений.

' ОСНОВНЫЕ ЕЗЗУЛКШи И - вывода

В настоящей работа вперваа исследовано диффузионное логарова-¿ше и легирование в процесса роста пленок а-51:11 пгоимосямк соребра п диспрозия и влияние легирования этим;: 'прийеслмц на фотоэлектрические свойства аморфного гэдрпроваяпого 1фомнил.

I. Исследовала диффузия «соробро в полегкроваацш: и логаровак-иък бером и фосфором клошеаг а-51:П. Определены значения козфф:ии:-ента ди4Фу5ии и продоксподенциальяого шюгителя, энергии' активации да®уз;ш. Предложена модель механизма диффузии прхзлэси сорсбра в" / а-? 1:11. Продтлоуаотся, что соробро диффундирует по "водородным вакансиям" и. по ьандоузлпш ¿-31:11. '-"

г.Впзрвш; установлено, что легированно фосфором замедляет даЩзаэ сорсбра в й-31:Ц всяодстшо-.Еасаживапвя части атомов фосфора в иоздоувлиях »"на "водородных' гзсансиях". Легирование.бором ускоряет дац&узиз сорсбра в .нлош'дх- а-51:11, так-как примесь бора в аморфном гидрированном кромнлп юмеялот ишЕфос-хруктуру пленки-и ослабляет хфемш'Л водородшхо связи. .

3. Исследован- элохяропероххос сероЗра в . пленкам а-51:11.. Установлено, что. в'электрическом поло серобро диффундирует в виде шлоаихолышх ионов с ойфжгоехшм зарядом

4. Исследована рсстворхелзсть примас;: серобра, введенного в

ь-51:11 мотодом диффузионного паендеши. Обнаружено, . что . плешах а-Б1:Н, полученные в трхаодноИ система' гае от большую раствори-

мость- серебра (при равтшх температурах) по сравнению с пяежмиа, полученными в диодной системе, что свидетельствует о ваягеии боль- • иэго числа оборванных связей..

5. Предложен-диффузионный способ изготовления пленочного фото-проводпщего материала с улучшенпой фотопроводимостью на основе аморфного .гидрированного кремния.

Результата исследований отражвян в слодущих публикациях:

1. Абдуратапов К.П., Куликов Г.С., Перигеев С.К., Ходжаев К.Х. Определение диффузкотшх параметров серебра в аморфном гидрированном кре!,шии. Тезисы докладоз VI Всесоюзной конференции по

, физико-хпмичоским основам легирования полупроводшясоЕнх материалов. Носква, 1988, 17-19 октября, с.88-89.

2. Абловз U.C., Абдурахманов К.П., Куликов Г.С., Перщоов С.Г.., Ходгаев К.Х. Темяовая и фотопроводимость шошс а-31:11 диффузионно-легированных примесями Sn, Ag,n Ре. Тезисы докладоз

. Всесоюзной конференции по фотоэлектрически?.! явления},i в полуп-• роводгажаз. Ташкепт, 1Э89, 24-26 октября, с.317-318.

3. Аблова М.С., Куликов Г.С.,.Периоев O.K., Ходкаев К.Х. Изме- ■ нение электрических свойств пленок a-Si:II при диффузионном

^ насыщении .их серебром, оловом и ^железом. Тезисы докладов Всесоюзной конференции по перспективным материалам твердотоль-. . ной элстстроники "Твердотслытэ преобразователи автоматики и робототехники". Шнек, 1990, 23г24"' октября, часть I, с.81-83.

4. Аблова ?.!.С., Куликов Т.О., Пераеев O.K., Ходжаев К.Х. Диффузионное легированно a-Sl:H примесши Sn, Ag и Fe и его влия-

' ¡то на электрические свойства. -ФТП, 1990, т.24, в.П, с.1943-1947.

5. Исследование процессов диффузии пршесей в шликркстадли-ческом й амор$лом кремнии. Отчет НИИ ПФ ТашГУ, гос.рогистрац. Но'01860093932, ВИНИТИ, 1989 г.

6. Ходжаев К.Х., Аблова М.С., куликов Г.С., Першееэ С.К. Механизм диффузий примесей в a-Si:H и ого диффузионное легирование. Тезисы докладов Совощзнйя по аморфным гидрированным по-

.г -18-

лухфоводщкам. Ленинград, 1931, II-I3 ишя. 7- Аблова М.С., Куликов Г.С., Пораеов O.K., Ходхаев К.Х.

Способ изготовления пленочного фотоцровододого Материала на

основе аморфного гидрированного крошил.

Авторское сгадетольстаэ Ко 17(59542.

Заявка 1Го 4879859 Приоритет изобретения 2 ноября 1930 г.

8. Голиков Г.О., Моздрогана М.Ц., Порзоев С.К.: " Диффузкош-оо легированно серебром аиорфзого гидрированного кремния с.прилесью Сора. ffiüfl, 1993, т.27, в.8, С. 1392-13?'.

9. Куликов Г.С.,-Моздрогша U.M., Периоов O.K., Абдурахыанов К.П. Аыоруш^ пщрлровашшй крошшй лешровашшй диспрозием.

1933, т.2?, В.О, 0.Ï389-I392.

'Тдарздлангап аморф крошшйпи нумуп за диспрозий ккршмалари билан логарлал"

Першеев Сайдулла Казахбаевич Кксцача мезмуни.

Ивда бирянчи бЗлиб логирлатшагап, донор хиршмаси 5ки акцептор кзфитмаси билан легирлапгап гвдрвдшган шорф кремнкйда 300-500°0 температура орвлигида кумуш атомларивилг диффузияск zap тсмояламо купилган. Кумуш кирптиаси гвдридлапган аморф крёштйда,acocan,мусбат зарядлапгап ион куринищда диффузкяланкпщ апиклацдл. Кумуш киритмаси "водород вакансиялори" ва тугун ораликлари б$йлсб диффу'-'длланиш к^рсагалгап.

Диффузия ёрдамвда ва ?стирии дзЕомида кумуи ет диспрозий хирит-малари билан лопзрланган гадридлапгап амо4 5 кремнийда фотгэлектрик хусусиятлари ургаяилда.

"Doping with a liver and dysprosium Imparities of ftydrogenated amorphous alllcon". ,. :

. ■ • ' Persheev Saldulla Kasahtaevlch

; ' SUMMARY

For the first time silver diffusion: In iilmj of amorphous alllcon (a-5i:II) undoped and doped Willi donijr impurities (pho3phorus) or acceptor Impurities (boron) at temperature of 300-500°C tojb studied.

It was established, tL>t silver diffuses in hydrogenated amorphous silicon as positive charge Ions. It is proposed, that silver diffuses In two states - by "hydrogen vacancies" and lnteratltally.

Doping with phosphorus decreases the diffusion of silver In a-Si:lI fllma, but doping with boron Increases it.

She Influence of diffusion doping and during growth doping with silver and dysprosium impurities on photoelectric properties of a-Sl:II films was investigated.