Влияние легирования и длительного освещения на плотность электронных состояний в щели подвижности микрокристаллического и аморфного гидрированного кремния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВЛ

Физический факультет

На правах рукописи

Хабарова Ксения Юрьевна

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ И ДЛИТЕЛЬНОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА ПЛОТНОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ В ЩЕЛИ ПОДВИЖНОСТИ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО И АМОРФНОГО ГИДРИРОВАННОГО

КРЕМНИЯ

01.04.10 - Физика полупроводников

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников физического факультета Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник А.Г. Казанский

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Э.Н. Воронков

кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией Л. А. Балагуров

Ведущая организация:

Физико-Технический Институт им. А.Ф. Иоффе Российской Акад емии Наук

оо

Защита состоится « Д » ^¿^¿л^ 2006 года в -/У часов на заседании Специализированного Совета Д 501.001.70 в МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, ГСП, г. Москва, Воробьевы горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет, криогенный корпус, ауд. 2-05*.

Автореферат разослан л _ 2006 года

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Ученый секретарь

Специализированного Совета Д 501.001.70 в МГУ им. М.В. Ломоносова доктор физико-математических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В последнее время ведутся интенсивные работы по разработке и созданию тонкопленочных электронных и оптоэлектронных приборов, таких как полевые транзисторы, солнечные элементы, фотоприемники. При этом в качестве материала, перспективного с точки зрения использования в тонкошгеночных приборах повышенное внимание исследователей вызывают аморфный гидрированный кремний (а-Si:H) и микрокристаллический кремний (цс-Si.-H). В основном это связано с тем, что указанные материалы довольно просты в получении и обладают целым рядом свойств, делающих их перспективными для использования в оптоэлекгронике. Так, микрокристаллический гидрированный кремний, обладая стабильными фотоэлектрическими свойствами и хорошей технологической совместимостью с a-Si:H, находит применение в качестве i-слоя в «тандемных» тонкопленочных солнечных элементах на основе структур (ic-Si:H/a-Si:H. Аморфный гидрированный кремний, легированный эрбием (a-Si:H(Er)) обладает эффективной фото- и электролюминесценцией с максимумом излучения на длине волны 1.54 мкм, соответствующей минимуму потерь в оптическом кварцевом волокне. Кроме того, совместимость технологий получения цс-Si:H и a-Si:H позволяет создавать различные структуры на основе комбинаций этих двух материалов.

Одной из основных характеристик любого неупорядоченного полупроводникового материала, к которым относятся a-Si:H и цс-SirH, является плотность локализованных электронных состояний. Распределение плотности электронных состояний в щели подвижности a-Si:H и jic-Si:H во многом определяет как равновесные, так и неравновесные параметры указанных материалов. Поэтому его изучению, в частности в а-Si:H, посвящено значительное число как экспериментальных, так и теоретических работ. Однако, для цс-Sffl и перспективного для оптоэлектроники a-Si:H, легированного эрбием, до настоящего времени в литературе практически отсутствуют данные по плотности локализованных электронных состояний, которые определяют электрические и фотоэлектрические свойства этих материалов. Известно, что введение примесей в аморфные гидрированные полупроводники приводит к существенному изменению их физических свойств. Поэтому установление особенностей плотности локализованных электронных состояний в легированных материалах необходимо для выяснения фундаментальных механизмов влияния примесей на их электрические и фотоэлектрические свойства. Помимо этого, поскольку свойства a-Si:H изменяются в результате длительного освещения, представляют интерес исследования фотоиндуцированного изменения плотности электронных состоянш^гэтсод ^адэериале. в < ■

БИБЛИОТЕК* С.-Петербург

ОЭ 200 ¿акт ЦОР

особенности это относится к пленкам компенсированного a-Si:H, в котором наблюдается, так называемый эффект остаточной фотопроводимости, заключающийся в увеличении проводимости в результате предварительного освещения. Имеющиеся к настоящему времени в литературе данные не позволяют однозначно объяснить данный эффект.

Цель настоящей диссертационной работы состоит в определении распределения плотности локализованных электронных состояний в щели подвижности a-Si:H и jic-Si:H и установлении влияния на неё легирования и предварительного межзонного освещения

Основные научные задачи работы:

1. Разработка метода определения плотности локализованных электронных состояний в фоточувствительных неупорядоченных полупроводниках, основанного на измерении нестационарной фотопроводимости.

2. Определение вида плотности электронных состояний в щели подвижности |xc-Si:H.

3. Проведение сравнительных исследований влияния легирования a-Si:H редкоземельными элементами (эрбием) и «традиционными» примесями (мышьяком) на плотность электронных состояний в щели подвижности.

4. Исследование влияния положения уровня Ферми на фотоиндуцированное изменение проводимости и плотности состояний в щели подвижности a-Si:H.

5. Исследование влияния предварительного освещения на плотность электронных состояний в щели подвижности компенсированного a-Si:H.

Научная новизна. В результате, проведенных в диссертационной работе исследований, разработана новая методика измерения плотности локализованных состояний и получен ряд новых данных по влиянию легирования и длительного освещения на электрические свойства и плотность состояний в щели подвижности микрокристаллического и аморфного гидрированного кремния:

1. Предложен фотомодуляционный метод измерения плотности локализованных состояний в щели подвижности фоточувствительных неупорядоченных полупроводников.

2. Найден вид распределения плотности локализованных состояний вблизи края валентной зоны микрокристаллического гидрированного кремния.

3. Показано, что плотность локализованных состояний в верхней половине щели подвижности a-Si:H возрастает при увеличении концентрации введенного эрбия. Установлено, что концентрация дефектов, возникающих при введении эрбия в a-Si:H, превышает концентрацию дефектов, возникающих при введении мышьяка.

4. Показано, что увеличение концентрации эрбия, введенного в пленки a-S¡:H, приводит к уменьшению фотоиндуцированного изменения проводимости.

5. Установлена корреляция величины фотоиндуциро ванного изменения проводимости с положением уровня Ферми в щели подвижности аморфного гидрированного кремния п-типа.

6. Обнаружено фото индуцированное увеличение плотности состояний в верхней половине щели подвижности и ее уменьшение при малых временах освещения в нижней половине щели подвижности пленок компенсированного аморфного гидрированного кремния п-типа.

Основные положения, выносимые на защиту. В рамках проведенных исследований получены следующие основные результаты, выносимые на защиту:

1. Фотомодуляционный метод измерения плотности состояний в щели подвижности микрокристаллического и аморфного гидрированного кремния.

2. Плотность электронных состояний в щели подвижности микрокристаллического кремния вблизи зоны проводимости и валентной зоны характеризуется экспоненциальным распределением. Характерная энергия, характеризующая крутизну экспоненциального распределения плотности состояний вблизи валентной зоны, составляет 0.065 ± 0.005 эВ.

3. Введение эрбия в а-ЯгН приводит к возникновению большей концентрации дефектов и, соответственно, большей плотности состояний в середине щели подвижности нежели в случае легирования пленок а-вкН мышьяком. С ростом концентрации введенных в а-ЯШ атомов эрбия увеличивается плотность электронных состояний вблизи зоны проводимости.

4. Увеличение концентрации введенного в а-вкН эрбия приводит к уменьшению фотоиндуцированного изменения проводимости. Это связано с увеличением плотности локализованных состояний в верхней половине щели подвижности в пленках, содержащих большую концентрацию эрбия.

5. Величина фотоиндуцированного изменения проводимости пленок а-ЯкН п-типа определяется положением уровня Ферми в щели подвижности и увеличивается при его удалении от середины щели к краю зоны проводимости. В значительной степени это связано с положением уровня Ферми относительно положения фотоиндуциро ванных дефектов, состояния которых расположены в середине щели подвижности.

6. Максимальное фотоиндуцированное увеличение проводимости наблюдается для компенсированных пленок а-вкН, уровень Ферми которых расположен на глубине 0.6-0.7 эВ от зоны проводимости. При малых временах освещения плотность электронных состояний увеличивается в верхней и уменьшается в нижней половине щели подвижности компенсированного а-ЯШ. При больших временах освещения происходит увеличение плотности электронных состояний как в верхней, так и в нижней половине щели

подвижности. Изменения плотности состояний могут быть связаны с фотоиндуцированным изменением концентрации комплексов атом бора - дефект типа оборванной связи, изменением концентрации электрически активных атомов бора и могут приводить к явлению остаточной фотопроводимости.

Практическая ценность. Данные, полученные в работе о распределении плотности электронных состояний в щели подвижности а-вкН и цс-вкН и их изменении при легировании можно использовать для оптимизации параметров фотопреобразователей, солнечных батарей, светодиодов, созданных на основе данных материалов. Результаты по влиянию длительного освещения пленок компенсированного а-ЯкН и а-81:Н(Ег) могут быть использованы для оценки стабильности, надежности и срока службы приборов (в случае их использования под действием прямых солнечных лучей), созданных на их основе.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на четвертой Международной конференции "Аморфные и нанокристаллические полупроводники" (Санкт-Петербург, 2004), второй и третьей Всероссийских конференциях по материаловедению и технологиям получения легированных кремния и приборных структур на его основе "Кремний - 2003", "Кремний - 2005" (Москва 2003, 2005), 21 Международной конференции по аморфным и нано кристаллическим полупроводникам (Португалия, Лиссабон, 2005), седьмой Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2005), а также на семинарах кафедры физики полупроводников физического факультета МГУ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка публикаций автора и списка цитируемой литературы. Объем работы составляет 127 страниц, включая 57 рисунков и 5 таблиц. Библиография содержит 129 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, ее практической значимости, а также сформулированы цель работы, ее научная новизна и приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены литературные данные о технологии получения, структуре и свойствах пленок а-БкН и цс-вШ. В первой части обзора литературы приведены данные о способах получения и структуре пленок а-вкН, рассмотрены существующие модели плотности электронных состояний в щели подвижности а-ЯгН.

Также представлены экспериментальные данные о распределении плотности электронных состояний в щели подвижности а-ЯШ, рассмотрены данные о типах дефектов, энергетическом распределении их состояний в щели подвижности а-вгН.

Далее приведен обзор литературных данных о влиянии легирования а-вкН различными примесями на плотность электронных состояний в щели подвижности а-вШ. Рассмотрены работы, в которых сообщается о том, как изменяется плотность состояний дефектов при легировании а-БШ фосфором и литием, а также как при этом сдвигается максимум плотности состояний дефектов. Рассмотрены модели, объясняющие смещение энергетического положения максимума плотности состояний дефектов. Также приведены имеющиеся данные о влиянии на свойства а-ЯШ его легирования эрбием. Рассмотрены результаты исследований концентрации дефектов типа оборванных связей в пленках компенсированного а-впН. Отмечено, что концентрация дефектов зависит от степени компенсации пленок.

В следующей части обзора литературы представлены данные работ, посвященных влиянию освещения на плотность электронных состояний в а-ЯкН. Рассмотрены работы, в которых сообщается о том, как изменяется при освещении проводимость и фотопроводимость пленок нелегированного а-вкН, спектральные зависимости коэффициента поглощения и другие параметры. Приведены имеющиеся данные об изменении распределения плотности электронных состояний в щели подвижности а-вШ в результате освещения. Рассмотрены различные модели дефектообразования, предложенные для объяснения обратимых изменений физических параметров а-БкН, вызванных освещением. Отмечено, что в большинстве работ выводы об изменении плотности состояний дефектов делаются на основе экспериментальных измерений проводимости и фотопроводимости, что не всегда позволяет регистрировать изменение плотности состояний в области энергий, где она достаточно велика. Также рассмотрено высказанное в ряде работ предположение о возникновении в результате освещения а-вгН двух типов дефектов: «быстрых» и «медленных». Рассмотрены работы, в которых исследовалось влияние длительного освещения на свойства легированного а-БШ. Приведены данные по изменению проводимости легированных пленок а-вкН. Рассмотрены работы, в которых представлены модели, позволяющие объяснить экспериментальные данные по изменению проводимости пленок легированного а-вШ в результате освещения.

Также в обзоре литературы анализируются результаты работ, в которых рассмотрено влияние длительного освещения на свойства компенсированного а-8!:Н. Приведены данные по фото индуцированному изменению проводимости,

фотопроводимости и концентрации дефектов типа оборванных связей пленок компенсированного a-Si:H. Рассмотрены работы, в которых представлены модели, позволяющие объяснить эффект остаточной фотопроводимости в пленках компенсированного a-Si:H. Отмечено, что механизмы возникновения остаточной фотопроводимости к настоящему времени до конца не ясны.

Во второй части обзора литературы рассмотрены данные о способах получения и структуре пленок nc-Si:H. Проведен сравнительный анализ различных методов получения hc-Si:H, в том числе рассмотрено влияние метода получения на структуру pc-Si:H. Также представлены данные о типах дефектов в цс-SirH и их местонахождении в структуре материала. Рассмотрены литературные данные о плотности электронных состояний в fic-Si:H. Обращается внимание на то, что на данный момент нет полной картины о распределении плотности электронных состояний в щели подвижности ¡ic-Si:H, в частности на отсутствие информации о распределении плотности состояний вблизи валентной зоны цс-Sffi.

В конце первой главы рассмотрены используемые в настоящее время фотоэлектрические методики исследования распределения плотности электронных состояний в щели подвижности a-Si:H и цс-SirH, в частности методы постоянного фототока и фотомодуляционной спектроскопии. Отмечено, что для получения информации о плотности состояний с использованием метода фотомодуляционной спектроскопии необходимо знание кинетических коэффициентов материала, что существенно влияет на однозначность полученных результатов.

На основании анализа представленной литературы делается вывод о том, что имеющихся в литературе данных недостаточно для построения однозначной картины распределения плотности электронных состояний в щели подвижности a-Si'H и цс-Si'H, а влияние легирования и освещения a-Si:H и nc-Si:H на плотность электронных состояний исследовано недостаточно полно.

Во второй главе описаны экспериментальные методики, использованные в работе для определения параметров пленок a-Si:H и pc-Si:H и условия, в которых проводились эксперименты.

Все измерения параметров пленок проводились в криостате, позволяющем проводить измерения в области температур 100-450 К и вакууме 10"3 Па. Перед измерениями образцы отжигались в вакууме при 180 °С в течение 30 мин.

Для исследования спектральных зависимостей коэффициента поглощения пленок a-Si:H и цс-Si.H в интервале hv-0.8-2 эВ использовался метод постоянного фототока [1].

Во второй главе рассмотрен предложенный в работе метод получения информации

о распределении плотности электронных состояний в щели подвижности a-Si:H и (ic-Si:H из измерений постоянной и переменной составляющих фотопроводимости при модулированном возбуждении. С использованием теории, развитой в работе [2], было показано, что для частот модуляции, удовлетворяющих

условию: — <a><NsvSехр(-(£„ -E"F)IквТ, где Nc-эффективная плотность состояний в

зоне проводимости, v - тепловая скорость, S - эффективное сечение захвата, кв -постоянная Больцмана, Т - температура, EF° - квазиуровень Ферми для электронов, Tph -время релаксации фотопроводимости, плотность состояний в верхней половине щели

G До-

подвижности для материалов n-типа определяется выражением: N(E") = —---- , где

<вкгТ Ад-.

G- - амплитуда темпа генерации носителей, Лег , До- - постоянная и амплитуда переменной составляющей фотопроводимости, соответственно.

Для измерения постоянной и переменной составляющих фотопроводимости образец возбуждался потоком модулированного света с длиной волны 0.67 мкм (1.85 эВ), создаваемого набором светодиодов AJI310A, в случае аморфного кремния, легированного эрбием и светодиодом AJI310A, в случае компенсированного аморфного кремния или потоком модулированного света с длиной волны 0.87 мкм (1.42 эВ), создаваемого светодиодом У-272Б, в случае микрокристаллического кремния. При исследовании влияния длительного освещения на проводимость пленок a-Si:H в качестве источника излучения использовалась лампа накаливания с интенсивностью излучаемого света 1=50 мВт/см2. Свет от лампы накаливания падал на образец, проходя через тепловой фильтр.

Все исследованные в работе пленки a-Si:H и jíc-Sí:H были получены в Марбургском университете (Германия).

В третьей главе изложены результаты исследований плотности состояний в hc-Si:H и a-Si:H, легированного эрбием. В первой части третьей главы представлены результаты исследований пленок (ic-Si:H В начале приведены данные об исследованных в работе образцах цс-Si.'H. В работе были исследованы пленки (íc-Sí:H, легированные бором, полученные методом плазмохимического осаждения из газовой фазы смеси моносилана и водорода (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - PECVD). Содержание водорода в газовой смеси составляло 98.5%. Толщина исследованных пленок была равна 0.7-0.8 мкм. Температура подложки (кварц) в процессе осаждения пленок поддерживалась равной 250 °С. На поверхности пленок напылялись магниевые или

золотые контакты. Легирование бором осуществлялось добавлением диборана (ВгНб) в реакционную камеру. Объемное отношение диборана к моносилану к (к=[ВгНб]/[8Ш4]) исследованных пленок изменялось в пределах к-^-Ю^-Ю"5. Изменение уровня легирования позволяло изменять положение уровня Ферми в щели подвижности и тип проводимости магериала. В таблице 1 приведены значения уровня легирования бором, тип проводимости и ее значение при комнатной температуре для исследованных пленок. Анализ спектров рамановского рассеяния, выполненный в Марбургском университете, показал, что кристаллическая компонента в спектрах исследованных пленок составляет примерно 85% полной площади пика. Согласно данным термоэдс проводимость образцов № 3-5 определялась дырками, а образцов №1,2 - электронами.

Таблица 1

№ Образца 1 2 3 4 5

к=[В2Нб]/[8М4] 210"6 310"6 410"6 5-Ю"6 10"5

Тип проводимости п п Р Р Р

Значение ста при Т-300 К, Ом"1 см"1 6.98 Ю-5 2.5510"7 2.39-10"7 7.6510"6 4.99-10"5

Далее в работе представлены результаты исследований влияния концентрации легирующей примеси и, соответственно, положения уровня Ферми (Ер), на плотность электронных состояний в середине щели подвижности цс-БШ. Измерения спектральных зависимостей коэффициента поглощения (а) исследованных пленок цс-вкН показали, что спектральная зависимость а не изменяется при изменении положения уровня Ферми в щели подвижности цс-вШ (рис.1). Тот факт, что при легировании цс-вкН величина коэффициента поглощения в области «хвоста» поглощения (1гу<1.2 эВ) практически не изменяется, свидетельствует о том, что при смещении уровня Ферми в цс-вШ не происходит изменения плотности состояний и, соответственно, концентрации дефектов, ответственных за поглощение в данной области спектра. Этот результат согласуется с данными измерений электронного парамагнитного резонанса в цс-ЯгН, полученными в работах [3,4].

Далее в третьей главе представлены результаты анализа применимости разработанного в работе метода определения плотности электронных состояний в щели подвижности фоточувствительных неупорядоченных полупроводников из измерений постоянной и переменной составляющих фотопроводимости к исследованным в работе пленкам рс-ЯгН Из измерений частотных зависимостей фотопроводимости пленок цс-вкН определена нижняя граница частот модуляции возбуждающего образец света (£>7

кГц), позволяющих использовать предложенный в работе метод Анализ температурных зависимостей переменной и постоянной составляющих фотопроводимости исследованных образцов цс-БШ при различных значениях интенсивности возбуждающего света показал, что использованная в работе частота Р=8 кГц удовлетворяет также условию для верхней границы частот модуляции.

На рис. 2 показано распределение плотности электронных состояний в щели подвижности исследованных пленок цс-вШ, полученное предложенным в работе методом. Для всех образцов цс-вкН п-типа распределение плотности состояний вблизи зоны проводимости близко к экспоненциальной зависимости с параметром, характеризующим крутизну АГвс=0.045±0.010 эВ, что согласуется с представленными на рисунке данными, полученными в работах [5, б]. Для образцов цс-вШ р-типа также наблюдается экспоненциальный хвост плотности состояний вблизи валентной зоны, причем характерный параметр хвоста (£7У=0.065±0.005 эВ) больше, чем значения кТо, полученные для хвоста зоны проводимости. Данный результат подтверждает высказанные в литературе предположения об экспоненциальном распределении плотности электронных состояний вблизи валентной зоны цс-БкН, также как и вблизи зоны проводимости. Подтверждается также предположение о том, что хвост валентной зоны более пологий, чем хвост зоны проводимости.

Рис.1 Спектральные зависимости коэффициента поглощения ОфяфууосршО.в эВ), полученные методом постоянного фототока, пленок цс-вШ с разным уровнем легирования бором. Цифры на рисунке соответствуют номерам образцов.

18 20

Вторая часть третьей главы посвящена исследованиям влияния легирования а-БкН эрбием на плотность электронных состояний в щели подвижности. В этой части третьей главы рассмотрены результаты исследований пленок а-ЯгН" с различной концентрацией эрбия. Для сопоставления свойств пленок а-ЯкН, легированных эрбием со свойствами

пленок, легированных "традиционными" примесями были проведены также измерения на пленке а-вШ, легированной мышьяком (Ая).

2Г

10"

¿, 10"

5

10"

10"

10"

\

• 1

о 2

* 3

о 4

л 5

-О- б

-V- 7

Рис.2 Распределения плотности электронных состояний в щели подвижности цс-вШ, полученные для исследованных образцов в настоящей работе (1-5) и в работах [5] - кривая (6) и [6] - кривая (7). Номера кривых (1-5) соответствуют номерам образцов.

ю"

00 0,1 0,2 03 0,4 05 0,6 07 08 0,9 1,0 1.1

ес-е, еу

Известно, что плотность состояний и концентрация дефектов, типа оборванных связей в пленках а-БШ зависит от положения уровня Ферми в щели подвижности [7]. В нашем случае положение уровня Ферми в пленках а-8Ш(Ег) и а-вь-ЩАя) близки друг к другу, что позволяет исключить влияние на плотность состояний положения уровня Ферми. Пленки а-БШ толщиной »1мкм были получены методом РЕСУО. Легирование а-вШ эрбием происходило при контролируемом нагреве при различных температурах возгонки Те металлоорганического соединения Ег(С5Н?02)з, помещенного в вакуумную систему, соединенную с реакционной камерой. В таблице 2 приведены значения температуры возгонки для исследованных пленок а-8Ш(Ег). Изменение температуры возгонки металоорганического соединения позволило изменять концентрацию вводимого в пленки эрбия. Пленки а-вкЩЕг) обладали проводимостью п-типа. Положение уровня Ферми относительно края зоны проводимости при комнатной температуре (Ес-Е[) для исследованных пленок а-8Ш(Ег) составляло (0.34-^0.36) эВ. Пленка а-ЯкН, легированная мышьяком, была получены разложением смеси силана и арсина (АбНз) методом РЕСУО. Примесь, присутствующая в исследованных пленках также указана в таблице 2. Значение Ес-Ег для пленок а-БкЩАв) составляло 0.34 эВ. Для проведения измерений на поверхность пленок были напылены магниевые контакты.

Таблица 2

№ образца 1 2 3 4

Легирующая примесь Ег Ег Ег As

Температура возгонки соединения, содержащего Ег 90 °С 95 °С 105 °С -

Исследования спектральных зависимостей а в области дефектного поглощения (hv<! .4 эВ) показали, что введение эрбия приводит к возникновению большей концентрации дефектов, нежели введение мышьяка (рис. 3). Введение эрбия приводит также к некоторому уменьшению крутизны экспоненциального участка спектральной зависимости а (хвоста Урбаха), что указывает на увеличение структурного беспорядка в a-Si:H при введении эрбия. Полученные результаты могут быть связаны с тем, что, согласно имеющимся представлениям [8], атомы эрбия входят в структуру a-Si:H в виде комплексов ЕгОх, что может привести к увеличению концентрации дефектов и структурного беспорядка.

10«

103Рис.3 Спектральные зависимости

§коэффициента поглощения пленок

102

aa-Si:H, легированных эрбием и

мышьяком.

10'

10° 0

hv,eV

Далее в работе представлены результаты исследования плотности электронных состояний в верхней половине щели подвижности a-Si:H(Er), проведенные предложенным в работе фотомодуляционным методом. Обнаружено, что с увеличением концентрации введенных в a-Si:H атомов эрбия увеличивается плотность электронных состояний вблизи зоны проводимости (рис.4). Исследования изменения темповой проводимости (<rD) пленок a-Si:H(Er) в результате предварительного освещения показали, что для всех образцов наблюдается уменьшение проводимости в результате освещения. При этом относительное уменьшение проводимости возрастает при уменьшении концентрации введенного эрбия. Сопоставление данных, представленных на рис.4 с результатами исследований фотоиндуцированного изменения проводимости пленок a-Si:H(Er) обнаруживает корреляцию величины плотности состояний вблизи зоны проводимости и динамики

hv,eV

изменения проводимости пленок при их длительном освещении и объясняет уменьшение фотоиндуцированного изменения проводимости в образцах а-вШ, содержащих большую концентрацию примесей

Ч

Рис.4 Распределение плотности состояний вблизи зоны проводимости для пленок а-8Ш(Ег) (кривые 1-3) и а-ЗкЩАб) (кривая 4)

01« 0,1в 0,20 0,22 0 24 0,28 0,28 0,30 0,32 0,34 Е,-Е, «V

Результаты исследований фотоиндуцированного состояния в компенсированном a-Si:H представлены в четвертой главе. Исследования проводились для двух серий образцов: с малой и большой концентрацией примесей. В первой половине четвертой главы приведены результаты исследований влияния положения уровня Ферми на фотоиндуцированное изменение проводимости и плотности электронных состояний в щели подвижности a-Si:H п-типа. Для проведения таких исследований были использованы компенсированные пленки a-Si:H с малой концентрацией примесей (фосфор и бор, к^-Ю"6). Концентрация введенного в пленки фосфора была постоянной, а положение уровня Ферми изменялось (смещалось к середине щели подвижности) в результате увеличения концентрации вводимого в пленки бора.

Исследованные в первой части четвертой главы образцы были изготовлены методом PECVD. Пленки напылялись на кварцевую подложку, при температуре подложки Т=250 °С. Пленки имели толщину d«l мкм. Легирование фосфором и бором осуществлялось добавлением диборана и фосфина в реакционную камеру. Объемное отношение фосфина и силана в газовой смеси ki=[PH3]/[SiHi] составляло 3-Ю"6 для всех исследованных образцов. Объемное соотношение диборана и силана к2=[В:Нб]/[8И(] изменялось в пределах 0-2-10"6. В таблице 3 приведены номера образцов и соответствующие им уровни легирования исследованных пленок фосфором и бором, а также уровни компенсации k=(k2 -106)/(k i • 10^)

Далее представлены результаты исследований влияния уровня компенсации на температурные зависимости проводимости и спектральные зависимости а. С увеличением

степени компенсации уровень Ферми при комнатной температуре смещался от 0.33 до 0.82 эВ от края зоны проводимости. Из измеренных температурных зависимостей Сто исследованных пленок а-вкН получены температурные зависимости положения уровня Ферми, определяемые статистическим сдвигом. Анализ температурных зависимостей положения уровня Ферми указывает на существование минимума плотности состояний в области энергий 0.5-0.6 эВ ниже края зоны проводимости (в предположении независимости положения минимума от уровня компенсации).

Таблица 3

№ Образца 1 2 3 4 5

k,=[PH3]/[SiH4] 3-Ю-6 3-10-6 3-10-6 3-Ю"6 3-10*

k2=[B2H6]/[SiH4] 0 0.5-10"6 1-Ю-6 1.5-10* 2-Ю-6

k=(k2-106)/(krl06) 0/3 0.5/3 1/3 1.5/3 2/3

Анализ спектральных зависимостей а исследованных пленок a-Si:H в дефектной области спектра показал, что с увеличением степени компенсации и, соответственно, смещении уровня Ферми к середине щели подвижности, уменьшается плотность состояний дефектов в середине щели подвижности. Данный результат согласуется с данными, полученными в работе [7] и однозначно указывает на то, что величина плотности состояний дефектов в щели подвижности a-Si:H определяется не концентрацией введенных примесей, а положением уровня Ферми в щели подвижности, что следует из теории развитой в работе [10].

Следующая часть четвертой главы посвящена исследованию влияния предварительного освещения на проводимость компенсированных пленок a-Si:H с малой концентрацией примесей. Показано, что при больших временах освещения происходит уменьшение сто для всех исследованных образцов. Для образцов с положением уровня Ферми Ec-Ef<0.7 эВ наблюдалось монотонное уменьшение проводимости в результате освещения. При этом уменьшение проводимости в результате освещения тем больше, чем ближе уровень Ферми к зоне проводимости. Для объяснения полученных результатов был проведен расчет смещения положения уровня Ферми в результате освещения для случая фотоиндуцированного увеличения плотности состояний дефектов в середине щели подвижности с положительной энергией корреляции и гауссовым распределением плотности состояний. Расчет показал, что для образцов с Ес-Еь<0.7 эВ фотоиндуцированные изменения проводимости связаны с увеличением при освещении плотности электронных состояний, расположенных ниже уровня Ферми до освещения

пленок и возрастают для пленок, у которых уровень Ферми изначально находился дальше от середины щели подвижности, где находятся состояния фотоиндуцированных дефектов Экспериментально это подтверждается анализом спектральных зависимостей а исследованных пленок, который показал, что в результате освещения происходит увеличение плотности состояний дефектов, расположенных в середине щели подвижности. Для образцов с максимальной компенсацией (Ес-Еь>0.7 эВ) изменение проводимости со временем освещения становится немонотонным, что указывает на возможность того, что в этих пленках фотоиндуциро ванные изменения определяются не одним, а двумя процессами.

Для объяснения немонотонного изменения проводимости в результате освещения пленок а-БкН с уровнем Ферми, расположенным вблизи середины щели подвижности (образцы с максимальной степенью компенсации) были проведены сравнительные измерения изменения проводимости в результате освещения образца нелегированного а-ЯпН, у которого уровень Ферми также расположен в глубине щели подвижности. Было обнаружено, что в этом случае фотоиндуцированное изменение проводимости (уменьшение) монотонно. Данный результат указывает на то, что наблюдаемая немонотонность в фотоиндуцированном изменении проводимости пленок а-БгН с максимальной компенсацией связана с примесями. Анализ зависимостей проводимости образцов с максимальной концентрацией бора от времени освещения при разных температурах, релаксации проводимости после освещения в течение различного времени при разных температурах и температурных зависимостей положения уровня Ферми после освещения в течение разного времени показал, что в результате освещения этих образцов происходят два процесса, приводящие, соответственно, к росту и уменьшению проводимости. Уменьшение проводимости связывается с увеличением плотности состояний дефектов, расположенных ниже Е^ а увеличение - с фотоиндуцироваяными эффектами, связанными с примесями. Возможность этого подтверждается проведенными расчетами и анализом спектральных зависимостей коэффициента поглощения, полученных до и после освещения этих образцов. Рассматривается возможность влияния поверхности на полученные результаты.

Вторая часть четвертой главы посвящена изучению влияния освещения на плотность состояний в щели подвижности компенсированного а-вкН с большой концентрацией примесей. Для этой цели проведены исследования серии пленок а-вкН, в которых сохранялась концентрация введенной акцепторной примеси (бор), а положение уровня Ферми изменялось в результате изменения концентрации введенной донорной примеси

(фосфор). Набор образцов компенсированного а-вкН был получен методом РЕСУТ). Объемное отношение диборана и силана в газовой смеси кг^ВгНбИЗМ»] ДО* всех образцов данной серии составляло 310"5. Объемное же отношение фосфина и силана к^рРНзУрЗН.»] изменялось от 10"3 до 10"*. В таблице 4 приведены номера образцов и соответствующие им уровни легирования и компенсации. Пленки имели толщину 0,8-1,5 мкм. Для проведения электрических и фотоэлектрических измерений на поверхность пленок были напылены омические хромовые контакты.

Таблица 4

№ Образца 1 2 3 4 5

кНРНзИЗИ,] 60-10"6 90-10"6 150-10"6 210-Ю"6 300-Ю-6

к2=[В2Н6]/[8И4] 30-10"6 30-10"6 30-10* 30-10"6 30-10*

к=(к2-106)/(к1 • 106) 30/60 30/90 30/150 30/210 30/300

Далее в четвертой главе приведены результаты исследований влияния уровня компенсации в данной серии образцов на температурные зависимости проводимости и спектральные зависимости а. Увеличение концентрации фосфора приводило к смещению Ер при комнатной температуре от 0.41 до 0 85 эВ от края зоны проводимости. При увеличении степени компенсации и, следовательно, смещении Ер к середине щели подвижности, поглощение в дефектной области спектра и, соответственно, плотность состояний дефектов в середине щели подвижности уменьшались, что согласуется с данными, полученными для серии пленок с малыми концентрациями примесей.

Для изучения природы фотоиндуцированных изменений проводимости пленок компенсированного а-вкН с большой концентрацией примесей была исследована кинетика изменения проводимости в процессе освещения при различных температурах. Для всех пленок данной серии наблюдалось увеличение проводимости в результате предварительного освещения, то есть эффект остаточной фотопроводимости. Максимальная величина остаточной фотопроводимости наблюдается для пленок с Ес-Ер=0.6-0.8 эВ. Установлено, что величина остаточной фотопроводимости возрастает при малых временах освещения и уменьшается при больших временах. Немонотонный характер фото индуцированного изменения проводимости указывает на возможность существования двух процессов, определяющих изменение проводимости. Увеличение температуры освещения приводит к возрастанию вклада процесса, ответственного за уменьшение проводимости. Кроме того, роль этого процесса увеличивается при смещении уровня Ферми к середине щели подвижности.

Исследования релаксации фотоиндуцированного изменения проводимости после прекращения освещения пленок, у которых уровень Ферми близок к середине щели подвижности, показали, что релаксация остаточной фотопроводимости имеет сложный немонотонный характер и не может быть описана одним релаксационным процессом. В то же время форма релаксации для пленок, у которых уровень Ферми близок к Ее, имеет более простой вид и может быть аппроксимирована одной растянутой экспонентой.

В работе проведены исследования изменения в результате освещения плотности электронных состояний (>)(Е)) в верхней половине щели подвижности для образца компенсированного а-вШ с максимальным эффектом остаточной фотопроводимости (к=30/150) (рис. 5). Обнаружено фотоиндуцированное увеличение плотности электронных состояний в области энергий 0.45-0.55 эВ от Ес как при малых, так и при больших временах освещения. Предположено, что это может быть связано с изменением структуры комплексов, состоящих из атомов примесей (бор) и собственных дефектов (оборванных связей).

Анализ спектральных зависимостей а, полученные методом постоянного фототока для образца с к=30/150 показал, что при малых временах освещения Ол), при которых происходит увеличение проводимости, наблюдается некоторое уменьшение поглощения в дефектной области спектра. Это указывает на то, что при малых ^ в пленках компенсированного а-вкН п-типа не только не происходит образования дефектов типа оборванных связей и, соответственно, увеличения плотности состояний в середине щели подвижности, но также возможно некоторое уменьшение плотности состояний дефектов типа оборванных связей. Делается вывод о том, что уменьшение плотности состояний дефектов возможно в результате фотоиндуцированного изменения концентрации электрически активных атомов бора и происходящего при этом уменьшения

ю'

Рис.5 Распределение плотности электронных состояний вблизи зоны проводимости для образца с к=30/150 после освещения в течение разного времени при температуре 293 К. Длительности освещения указаны на рисунке.

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Е -Е, еУ

с '

концентрации оборванных связей Это может приводить к увеличению проводимости в результате освещения. В то же время поглощение в "дефектной" области увеличивается при больших что говорит об увеличении концентрации состояний дефектов в середине щели подвижности при больших временах освещения. Это в свою очередь может приводить к уменьшению проводимости при больших временах освещения.

В конце четвертой главы приводятся результаты исследования релаксации положения уровня Ферми образца с максимальным эффектом остаточной фотопроводимости (№3) после освещения в течение различного времени при различных температурах. Показано, что полученные зависимости удовлетворительно аппроксимируются выражением типа растянутой экспоненты. Получена энергия активации отжига состояний, приводящих к фотоиндуцированному увеличению проводимости в компенсированных пленках. Установлено, что увеличение времени освещения приводит к уменьшению энергии активации. Предположено, что при увеличении времени освещения увеличивается вклад процесса, приводящего к фотоиндуцированному уменьшению проводимости. Поэтому после длительного освещения возможен вклад в релаксацию отжига состояний, расположенных ниже Ер. Сделан вывод, что энергии активации отжига состояний, расположенных выше Ер, приводящих в фотоиндуцированному увеличению проводимости, соответствует значение энергии активации, полученное для малых времен освещения и равное 0.95±0.05 эВ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе с помощью фотоэлектрических методик исследована плотность локализованных электронных состояний в микрокристаллическом гидрированном кремнии, в аморфном гидрированном кремнии, легированном редкоземельными элементами (Ег). Также исследованы фотоиндуцированные изменения плотности состояний в аморфном гидрированном кремнии с различным уровнем легирования и компенсации легирующей примеси. Получены следующие основные результаты:

1. Предложен фотомодуляционный метод определения плотности незаполненных носителями заряда электронных состояний в щели подвижности аморфного и микрокристаллического гидрированного кремния. Предложенная методика позволяет исследовать распределение плотности электронных состояний в фоточувствительных аморфных и микрокристаллических материалах с помощью измерения постоянной и переменной составляющих фототока при возбуждении образца модулированным межзонным излучением. Сканирование плотности состояний'по энергии осуществляется в

результате изменения интенсивности падающего излучения или изменения температуры, при которой производятся измерения.

2. С помощью фотомодуляционной методики получено распределение плотности электронных состояний в щели подвижности вблизи зоны проводимости и валентной зоны микрокристаллического гидрированного кремния. Измерения проводились на пленках микрокристаллического гидрированного кремния с различным уровнем легирования бора. Показано, что плотность локализованных состояний в щели подвижности микрокристаллического кремния вблизи зоны проводимости и валентной зоны характеризуется экспоненциальным распределением. Установлено, что энергия, характеризующая крутизну экспоненциального распределения плотности состояний вблизи валентной зоны, составляет 0.065±0.005 эВ и превышает характерную энергию экспоненциального распределения плотности состояний вблизи зоны проводимости, равную 0.045±0.005 эВ.

3. Исследовано влияние уровня легирования a-SrH эрбием на плотность состояний в щели подвижности и проведено сравнение с данными, полученными для пленок, легированных «традиционными» примесями (мышьяк) с близким положением уровня Ферми. Установлено, что введение эрбия в a-Si:H приводит к возникновению большей концентрации дефектов и соответственно, большей плотности состояний в середине щели подвижности нежели в случае легирования пленок a-Si:H мышьяком. Это может быть связано с тем, что атомы эрбия входят в структуру a-Si:H в виде комплексов ЕгОх. Показано, что с ростом концентрации введенных в a-Si:H атомов эрбия увеличивается плотность электронных состояний вблизи зоны проводимости.

4. Исследовано влияние легирования a-Si:H эрбием на изменение проводимости пленок в результате их предварительного освещения Установлено, что увеличение концентрации введенного в a-Si:H эрбия приводит к уменьшению фотоиндуцированного изменения проводимости. Показано, что это связано с увеличением плотности локализованных состояний в верхней половине щели подвижности в пленках, содержащих большую концентрацию эрбия.

5. Проведены систематические исследования влияние положения уровня Ферми на фотоиндуцированное изменение электрических и оптических свойств пленок a-Si:H n-типа. Измерения проведены на серии пленок a-Si:H, слабо легированных фосфором, положение уровня Ферми которых изменялось введением компенсирующей примеси (бора). Установлено, что величина фотоиндуцированно! о изменения проводимости определяется положением уровня Ферми в щели подвижности и увеличивается при его удалении от середины щели к краю зоны проводимости. Показано, что в значительной

степени это связано с положением уровня Ферми относительно положения фотоиндуцированных дефектов, состояния которых расположены в середине щели подвижности.

6. Исследовано фотоиндуцированное изменение проводимости и плотности электронных состояний в щели подвижности компенсированных пленок аморфного гидрированного кремния п-типа с различной степенью компенсации примесей и, соответственного, различным положением уровня Ферми в щели подвижности. Изучена кинетика возникновения и релаксации фотоиндуцированного состояния при различных температурах. Получено, что максимальное фотоиндуцированное увеличение проводимости (остаточная фотопроводимость) наблюдается для компенсированных пленок, уровень Ферми которых расположен на глубине 0.6-0.7 эВ от зоны проводимости. Обнаружено фотоиндуцированное увеличение плотности состояний в верхней половине и уменьшение при малых временах освещения в нижней половине щели подвижности. Данные изменения могут приводить к явлению остаточной фотопроводимости. Наблюдаемые изменения плотности состояний связываются с фотоиндуцированным изменением концентрации комплексов атом бора-дефект типа оборванной связи и изменением концентрации электрически активных атомов бора.

ПУБЛИКАЦИИ

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. А.Г.Казанский, К.Ю.Хабарова //Распределение плотности электронных состояний в запрещенной зоне микрокристаллического гидрированного кремния// ФТП, т.38, в.Ю, 2004, с.1261-1264

2. А.Г.Казанский, К.Ю.Хабарова //Исследование плотности состояний в аморфном и микрокристаллическом кремнии с помощью измерения модулированной фотопроводимости // Сборник трудов IV Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» Санкт-Петербург, Издательство СПбГПУ 2004, с.77.

3. А.В.Бирюков, А.Г.Казанский, Е.И.Теруков, К.Ю Хабарова //Плотность состояний в щели подвижности аморфного гидрированного кремния, легированного эрбием// ФТП, т.39, в.3,2005, с.369-371.

4. А.Г.Казанский, К.Ю.Хабарова //Фотоиндуцированное изменение плотности электронных состояний в компенсированном а-&гН// Тезисы лекций и докладов «Третьей Российской школы ученых и молодых специалистов по материаловедению и технологиям

получения легированных кремния и приборных структур на его основе». ("Кремний. Школа -2005"), 2005, с. 112.

5. А.Г.Казанский, К.Ю.Хабарова //Остаточная фотопроводимость в компенсированном аморфном гидрированном кремнии// Тезисы докладов VII Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург) 2005, с. 16.

6. A.G.Kazanskii, ICYu.Khabarova, E.I.Terukov //Modulated photoconductivity method for investigation of band gap state distribution in silicon-based thin films// Book of abstracts of 21 Int. Conf on Amorphous and Nanocrocrystaffine Semiconductors (Lisbon) 2005, p. 101.

7. А.Г.Казанский, К.Ю.Хабарова //Фотоиндуцированные изменения плотности электронных состояний в щели подвижности компенсированного a-SiW'/ Материалы электронной техники. №1,2006, с. 63-66.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

[1] Vanecek М., Kocka J., Stuchlik J., Triska A. //Direct measurement of the gap states and band tail absorption by constant photocurrent method in amorphous silicon// Solid State Commun., 1981, v.39, №11, p.l 199-1202.

[2] Oheda H. //Phase-shift analysis of modulated photocurrent: Its application to the determination of the energetic distribution of gap states// J. Appl. Phys., 1981, v.52, p. 6693

[3] Finger F., Muller J., Mahen C., Carius R., Wagner H. //Electronic properties of microcrystalline silicon investigated by electron spin resonance and transport measurements// 3. Non-Cryst. Solids, 2000, v.266-269, p.511-518.

[4] Finger F., Muller J., Malten C., Wagner H. //Electronic states in hydrogenated microcrystalline silicon//?Ы. Mag. B, 1998, v.77, №3, p.805-830

[5] Bronner W., Kleider J. P., Bruggemann R., Mehring M. //Defect and transport properties of electron-irradiated microcrystalline silicon -with successive annealing// Thin Solid Films, 2003, v. 427, p. 51-55

[6] Bruggemann R., Kleider J. P., Longeaud C., //Electronic properties of thin films silicon// Mat. Inf Tech., 2000

[7] Pierz K., Fuhs W., Mell H. //Correlation between defect density and Fermi-level position in a-Si:H// J.Non.-Cryst. Solids, 1989, v. 114, p.651-653

[8] Kazanskii A.G., Mell H., Weiser G., Terukov E.I.. //Donor formation in plazma-deposited amorphous silicon by erbium incorporation// J. Non-Cryst. Solids, 2002, v. 299&302, p. 704

[9] Deane S. C., Powell M. J., //Defect chemical potential and the density of states in amorphous silicon// Phys Rev. Lett., 1993, v.70, p. 1654

Подписано в печать 3.05.2006 г Формат 60x88 1/16. Объем 1.5 п.л.

Тираж 75экз. Заказ № 519 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д. 1 Главное здание МГУ, к. 102

ЛОШ MS3

Р- 99 9J

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Аморфный гидрированный кремний.

1.1.1 Структура и методы получения а-БШ.

1.1.2 Плотность электронных состояний в щели подвижности а-БШ.

1.1.3 Влияние легирования на плотность электронных состояний а-БШ.

1.1.4 Влияние освещения на плотность электронных состояний а-БШ.

1.2 Микрокристаллический гидрированный кремний.

1.2.1 Получение и структура цс-БШ.

1.2.2 Плотность электронных состояний в цс-БШ.

1.3 Фотоэлектрические методы исследования распределения плотности электронных состояний в щели подвижности а-БШ и цс-БШ.

1.3.1 Метод постоянного фототока.

1.3.2 Метод фотомодуляционной спектроскопии.

1.4 Выводы из обзора литературы и постановка задачи.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ.

2.1 Методика измерения электрических и фотоэлектрических свойств пленок а-БШ и цс-БШ.

2.2 Методика измерения спектральной зависимости коэффициента поглощения пленок а-БШ и цс-БШ.

2.3 Методика измерения плотности электронных состояний из измерений температурных зависимостей переменной и постоянной составляющих фотопроводимости.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ В цс-БШ И а-БШ(Ег).

3.1 Распределение плотности электронных состояний в хвостах зоны проводимости и валентной зоны цс-БШ.

3.2 Влияние легирования эрбием на плотность электронных состояний в щели подвижности а-БШ.

ГЛАВА 4. ФОТОИНДУЦИРОВАННЫЕ СОСТОЯНИЯ В КОМПЕНСИРОВАННОМ

АМОРФНОМ ГИДРИРОВАННОМ КРЕМНИИ.

4.1 Влияние положения уровня Ферми на фотоиндуцированное изменение проводимости и плотности состояний в щели подвижности а-ЭШ.

4.1.1. Исследованные образцы.

4.1.2. Основные свойства исследованных пленок.

4.1.3. Фотоиндуцированные изменения параметров исследованных пленок.

4.2 Влияние освещения на плотность состояний в щели подвижности компенсированного а-БШ с большой концентрацией примесей.

4.2.1 Основные свойства исследованных пленок.

4.2.2 Фотоиндуцированные изменения проводимости исследованных пленок.

4.2.2.1 Кинетика изменения проводимости в процессе освещения.100 4.2.2.2. Релаксация остаточной фотопроводимости после прекращения освещения.

4.2.3 Фотоиндуцированные изменения плотности состояний в щели подвижности компенсированного а-БЖ.

Актуальность темы. В последнее время ведутся интенсивные работы по разработке и созданию тонкопленочных электронных и оптоэлектронных приборов, таких как полевые транзисторы, солнечные элементы, фотоприемники. При этом в качестве материала, перспективного с точки зрения использования в тонкопленочных приборов повышенное внимание исследователей вызывают аморфный гидрированный кремний (а-БЖ) и микрокристаллический кремний (цс-ЭЖ). В основном это связано с тем, что указанные материалы довольно просты в получении и обладают целым рядом свойств, делающих их перспективными для использования в оптоэлектронике. Так, микрокристаллический гидрированный кремний, обладая стабильными фотоэлектрическими свойствами и хорошей технологической совместимостью с а-БЖ, находит применение в качестве ¡-слоя в «тандемных» тонкопленочных солнечных элементах на основе цс-БЖ/а-вЖ. Аморфный гидрированный кремний, легированный эрбием (Ег) обладает эффективной фото- и электролюминесценцией с максимумом излучения на длине волны 1.54 мкм, соответствующей минимуму потерь в оптическом кварцевом волокне. Кроме того, совместимость технологий получения цс-БЖ и а-ЭЖ позволяет создавать различные структуры на основе комбинаций этих двух материалов.

Одной из основных характеристик любой неупорядоченной системы, к которым относятся а-БЖ и цс-БЖ, является плотность электронных состояний. Распределение плотности электронных состояний в щели подвижности а-БЖ и запрещенной зоне цс-БЖ во многом определяет как равновесные, так и неравновесные параметры указанных материалов. Однако к настоящему моменту в литературе практически отсутствуют данные о распределении плотности электронных состояний в цс-БЖ. В нелегированном а-БЖ плотность электронных состояний изучена в достаточной степени. В то же время нет данных о влиянии легирования эрбием на плотность электронных состояний в щели подвижности а-ЭЖ. Кроме того, поскольку свойства а-ЭЖ изменяются в результате предварительного освещения, представляет интерес исследовать фотоиндуцированное изменение плотности электронных состояний этого материала. В особенности данное исследование является необходимым для изучения эффекта остаточной фотопроводимости, заключающегося в увеличении проводимости в результате предварительного освещения пленок компенсированного а-БШ, поскольку имеющиеся в литературе данные не позволяют однозначно объяснить данное явление.

Цель настоящей диссертационной работы - проведение систематических исследований плотности электронных состояний в цс-БШ и а-БШ и исследование влияния на нее уровня легирования образцов и предварительного освещения.

Научная новизна. В результате, проведенных в диссертационной работе исследований, развита новая методика измерения плотности локализованных состояний и получен ряд новых данных по влиянию легирования и длительного освещения на электрические свойства и плотность состояний в щели подвижности микрокристаллического и аморфного гидрированного кремния:

1. Предложен фотомодуляционный метод измерения плотности локализованных состояний в щели подвижности фоточувствительных неупорядоченных полупроводников.

2. Найден вид распределения плотности локализованных состояний вблизи края валентной зоны микрокристаллического гидрированного кремния.

3. Показано, что плотность локализованных состояний в верхней половине щели подвижности а-ЭкН возрастает при увеличении концентрации введенного эрбия. Установлено, что концентрация дефектов, возникающих при введении эрбия в а-БШ, превышает концентрацию дефектов, возникающих при введении мышьяка.

4. Показано, что увеличение концентрации эрбия, введенного в пленки а-БШ, приводит к уменьшению фотоиндуцированного изменения проводимости.

5. Установлена корреляция величины фотоиндуцированного изменения проводимости с положением уровня Ферми в щели подвижности аморфного гидрированного кремния п-типа.

6. Обнаружено фотоиндуцированное увеличение плотности состояний в верхней половине щели подвижности и ее уменьшение при малых временах освещения в нижней половине щели подвижности пленок компенсированного аморфного гидрированного кремния п-типа.

Основные положения, выносимые на защиту.

В рамках проведенных исследований получены следующие основные результаты, выносимые на защиту:

1. Фотомодуляционный метод измерения плотности состояний в щели подвижности микрокристаллического и аморфного гидрированного кремния.

2. Плотность локализованных состояний в щели подвижности микрокристаллического кремния вблизи зоны проводимости и валентной зоны характеризуется экспоненциальным распределением. Характерная энергия, характеризующая крутизну экспоненциального распределения плотности состояний вблизи валентной зоны, составляет 0.065 ± 0.005 эВ.

3. Введение эрбия в a-Si:H приводит к возникновению большей концентрации дефектов и, соответственно, большей плотности состояний в середине щели подвижности нежели в случае легирования пленок a-Si:H мышьяком. С ростом концентрации введенных в a-Si:H атомов эрбия увеличивается плотность электронных состояний вблизи зоны проводимости.

4. Увеличение концентрации введенного в a-Si:H эрбия приводит к уменьшению фотоиндуцированного изменения проводимости. Это связано с увеличением плотности локализованных состояний в верхней половине щели подвижности в пленках, содержащих большую концентрацию эрбия.

5. Величина фотоиндуцированного изменения проводимости пленок компенсированного a-Si:H определяется положением уровня Ферми в щели подвижности и увеличивается при его удалении от середины щели к краю зоны проводимости. В значительной степени это связано с положением уровня Ферми относительно положения фотоиндуцированных дефектов, состояния которых расположены в середине щели подвижности.

6. Максимальное фотоиндуцированное увеличение проводимости наблюдается для компенсированных пленок, уровень Ферми которых расположен на глубине 0.6-0.7 эВ от зоны проводимости. При малых временах освещения плотность электронных состояний в верхней половине щели подвижности увеличивается, а в нижней - уменьшается. Изменения плотности состояний связаны с фотоиндуцированным изменением концентрации комплексов атом бора - дефект типа оборванной связи и изменением концентрации электрически активных атомов бора.

Практическая ценность работы. Данные, полученные в работе о распределении плотности электронных состояний в щели подвижности a-Si:H и hc-Si:H и их изменении при легировании можно использовать для оптимизации параметров фотопреобразователей, солнечных батарей, светодиодов, созданных на основе данных материалов. Результаты по влиянию длительного освещения пленок компенсированного a-Si:H и a-S¡:H(Er) могут быть использованы для оценки стабильности, надежности и срока службы приборов (в случае их использования под действием прямых солнечных лучей), созданных на их основе.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на четвертой Международной конференции "Аморфные и нанокристаллические полупроводники" (Санкт-Петербург, 2004), второй и третьей Всероссийских конференциях по материаловедению и технологиям получения легированных кремния и приборных структур на его основе "Кремний - 2003", "Кремний - 2005" (Москва 2003, 2005), 21 Международной конференции по аморфным и нанокристаллическим полупроводникам (Португалия, Лиссабон, 2005), седьмой Всероссийской Молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2005), а также на семинарах кафедры физики полупроводников физического факультета МГУ. Основные результаты опубликованы в 7 работах, список которых приведен в конце диссертации.

Содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе с помощью фотоэлектрических методик исследована плотность локализованных состояний в микрокристаллическом гидрированном кремнии, в аморфном гидрированном кремнии, легированном редкоземельными элементами (Ег). Также исследованы фотоиндуцированные изменения плотности состояний в аморфном гидрированном кремнии с различным уровнем легирования и компенсации легирующей примеси. Получены следующие основные результаты:

1. Предложен фотомодуляционный метод определения плотности незаполненных носителями заряда электронных состояний в щели подвижности аморфного и микрокристаллического гидрированного кремния. Предложенная методика позволяет исследовать распределение плотности электронных состояний в фоточувствительных аморфных и микрокристаллических материалах с помощью измерения постоянной и переменной составляющих фототока при возбуждении образца модулированным межзонным излучением. Сканирование плотности состояний по энергии осуществляется в результате изменения интенсивности падающего излучения или изменения температуры, при которой производятся измерения.

2. С помощью фотомодуляционной методики получено распределение плотности состояний в щели подвижности вблизи зоны проводимости и валентной зоны микрокристаллического гидрированного кремния. Измерения проводились на пленках микрокристаллического гидрированного кремния с различным уровнем легирования бора. Показано, что плотность локализованных состояний в щели подвижности микрокристаллического кремния вблизи зоны проводимости и валентной зоны характеризуется экспоненциальным распределением. Установлено, что энергия, характеризующая крутизну экспоненциального распределения плотности состояний вблизи валентной зоны, составляет 0.065±0.005 эВ и превышает характерную энергию экспоненциального распределения плотности состояний вблизи зоны проводимости, равную 0.045±0.010 эВ.

3. Исследовано влияние уровня легирования а-БШ эрбием на плотность состояний в щели подвижности и проведено сравнения с данными, полученными для пленок, легированных «традиционными» примесями (мышьяк) с близким положением уровня Ферми. Установлено, что введение эрбия в a-S¡:H приводит к возникновению большей концентрации дефектов и соответственно, большей плотности состояний в середине щели подвижности нежели в случае легирования пленок a-Si:H мышьяком. Это может быть связано с тем, что атомы эрбия входят в структуру a-Si:H в виде комплексов ЕЮХ. Показано, что с ростом концентрации введенных в a-Si:H атомов эрбия увеличивается плотность электронных состояний вблизи зоны проводимости.

4. Исследовано влияние легирования a-Si:H эрбием на изменение проводимости пленок в результате их освещения. Установлено, что увеличение концентрации введенного в a-Si:H эрбия приводит к уменьшению фотоиндуцированного изменения проводимости. Показано, что это связано с увеличением плотности локализованных состояний в верхней половине щели подвижности в пленках, содержащих большую концентрацию эрбия.

5. Проведены систематические исследования влияние положения уровня Ферми на фотоиндуцированное изменение электрических и оптических свойств пленок a-Si:H n-типа. Измерения проведены на серии пленок a-Si:H, слабо легированных фосфором, положение уровня Ферми которых изменялось введением компенсирующей примеси (бора). Установлено, что величина фотоиндуцированного изменения проводимости определяется положением уровня Ферми в щели подвижности и увеличивается при его удалении от середины щели к краю зоны проводимости. Показано, что в значительной степени это связано с положением уровня Ферми относительно положения фотоиндуцированных дефектов, состояния которых расположены в середине щели подвижности.

6. Исследовано фотоиндуцированное изменение проводимости и плотности состояний в щели подвижности пленок аморфного гидрированного кремния п-типа с различной степенью компенсации примесей и, соответственного, различным положением уровня Ферми в щели подвижности. Изучена кинетика возникновения и релаксации фотоиндуцированного состояния при различных температурах. Получено, что максимальное фотоиндуцированное увеличение проводимости наблюдается для компенсированных пленок, уровень Ферми которых расположен на глубине 0.6-0.7 эВ от зоны проводимости. Обнаружено фотоиндуцированное увеличение плотности состояний в верхней половине и уменьшение при малых временах освещения в нижней половине щели подвижности. Данные изменения могут приводить к явлению остаточной фотопроводимости. Наблюдаемые изменения плотности состояний связываются с фотоиндуцированным изменением концентрации комплексов атом бора - дефект типа оборванной связи и изменением концентрации электрически активных атомов бора.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Reimer J. A., Vaugham R. W., Knights J. C, "Proton Magnetic Resonance Spectra of Plasma-Deposited Amorphous Si: H Films" Phys. Rev, Lett., 1980, v.44, №3,p. 193-196

2. Mott N. F., Phyl. Mag., 1970, v.22, p.7

3. Cchen M.H., Frizsche H., Ovshinsky S. R. "Simple band model for amorphous semiconducting alloys." Phys. Rev. Lett., 1969, v.22, p. 1065

4. Davis, E. A. Mott N. F., Phyl. Mag., 1970, v. 22, p.9O3

5. Bar-Yam Y., Adier D., Joannopoulos J.D. "Structure and electmnic states in disordered systems." Phys. Rev. Lett., 1986, v.57, №4, p.467-470.

6. Street R. A., Kakalios J., Hayes T. M,, "Thermal equilibration in doped amorphous silicon." Phys. Rev. B, 1986, v.34, p.3030

7. Smith Z. E., Wagner S., "Band tails, entropy, and equilibn'um defects in hydrogenatedamorphous silicon." Phys. Rev. Lett., 1987, v.59, p. 688

8. Muller G., J. Appl. Phys. A, 1988, v.45, p.1O3

9. Marshall M., Street R. A., Thompson M. J., Phil. Mag. B, 1986, v.54, p.51

10. Johnson N. M., "Measurement of deep levels in hydrogenated amorphous silicon by transient voltage spectroscopy." Appl Phys. Lett., 1983, v.42, p.981

11. Ley L., Winer K., "The defect pool model for amorphous hydrogenated silicon", 1987

12. Winer K., "Chemical-equilibrium description of the gap-state distribution in a- Si:H.", Phys. Rev. Lett., 1989, v.63, №14, p.1487-1490

13. Deane S. C, Powell M. J., "Defect chemical potential and the density of states in amorphous silicon." Phys Rev. Lett., 1993, v.7O, p.1654

14. Schumm G., Bauer G.H., "Thermodynamical equilibn'um gap-state distribution in undopeda-Si:H.", Phyl. Mag. B, 1991, v. 64, №4, p. 515-527

15. Spear W. E., LeComber P.G., Sol. State Com. "Substitutional doping of amorphous silicon." 1975, v.17, p.1193119

16. Stutzmann М., Biegelsen D. К., R. A. Street, "Detailed investigation of doping in hydrogenated amorptious siiicon and gemnanium." Phys. Rev. B, 1987, v.35,p.5666

17. Nebel C.E., Street R.A., Johnson, N.M. Jackson W.B., "Kinetics of dopant metastabiiity in a-SiiH.", Mat. Res. Soc. Symp. Proc, 1992, v.258, p,395-400

18. Winer K. "Defect formation in a-Si:H.", Phys. Rev. B, v.41, №17, p. 12150- 12161

19. Pierz K., Fuhs W., Mell H. "Con-eiation between defect density and Fenrii- ieveiposition in a-Si:H", J.Non.-Cryst. Solids, 1989, v.114, p.651-653

20. Kakalios J., Street R.A., "Electronic transport in doped amorphous siiicon." Phys. Rev. В 1986, v.34, p.6O14

21. Jackson W. B. "The correiation energy of the dangiing siiicon bond in aSi:H." Solid State Com., 1982, v. 44, p. 477-480

22. Kocka, J. Vanecek M., Triska A., "Energy and density of gap states in a- S/.H, Amorphous Silicon and Realated Materials", ed. Fritzsche (World Scientific 1988)p.297-329

23. Street R. A., "Locaiized states in doped amorphous silicon." J. Non. - Cryst. Solids, 1985, V.77&78, p. 1-16

24. Kazanskii A.G., Mell H., Weiser G., Terukov E.I.. "Donor formation in plazma-deposited amorphous siiicon by erbium incorporation." J. Non-Cryst. Solids,2002, V. 299&302, p. 704

25. Street R.A., Biegelsen D. К., Knights J. С , "Defect states in compensated and doped a-Si:H." Phys. Rev. B, 1981, v. 24, p. 969-972

26. Amer N. M., Skumanich A., "The effect of compensation on iight-induced metastable defects in a-Si:H."J. Non-Cryst. Solids, 1983, V.59&60, p.409-412

27. Howard J. A., Street R. A., "Evidence for potential fiuctuations in compensated and doped a-Si.H.", Phys. Rev. B, 1991, v. 44, p. 7935-7940

28. Rath J. K., Fuhs W., Mell H., "Bandgap fluctuations in compensated a- Si:H(P,B) films." Phys. Stat. Sol. B, 1993, v. 179, p.83-92120

29. Chen Y. F., "Stretched-exponential law for earner capture kinetics of a trapping center in compensated amorphous silicon." Phys. Rev. B, 1989, v. 40, p. 3437-3438

30. Marshall J. M., Street R. A., Thompson M. J., "Localized states in compensated a-Si:H." Phys. Rev. B, 1984, v.29, №4, p. 2331-2333

31. Aljishi S., Jin S., Ley L., "Defects and disorder broadened band tails in compensated hydrogenated amorphous silicon." J. Non-Cryst. Solids, 1991, v.137&138, p. 387-390

32. Cullen P., Harbison J. P., Lang D. V., "A DLTS study of the gap states in n- type hydrogenated amorphous silicon." SoM State Commun., 1984, v. 50, №11, p.991-994

33. Staebler D.L., Wronsky C.R., "Reversible conductivity changes in discharge- produced amorphous Si." App\. Phys. Lett., 1977, v.31, №4, p.292-294

34. Wagner D., "The Staebler-Wronski effect in amorphous hydrogenated silicon."Acta Physica Austriaca, 1985, v. 57, p. 251-275

35. Sabisky E. S., "Status of research on the light-induced effect in a-Si materials and a-Si solar ceils." J. Non-Cryst. Solids, 1986, v.87, p.43-63

36. Hauschild D., Fuhs W., Mell H., Phys. Status Solidi (b), 1982, v. 111, №1, p.171-176

37. Вавилов В. С, Казанский А. Г., Миличевич Е. П.. "Изменение поглош,ения в области энергий, меньших оптической ширины запрещенной зоныгидрогенизированного аморфного кремния при эффекте Стеблера-Вронского."ФТП, 1982, Т.16, №12, 2192-2194.

38. Staebler D.L., Wronsky C.R.. "Optically induced conductivity changes in discharge-produced hydrogenated amorphous silicon." J. Appl. Phys., 1980, v.51, №6,p.3262-3268

39. Wu W., Qui C, Han, D. In: Proc. Intern. Workshop on Amorphous Semiconductors. Beijing, 1987, p. 181-184,

40. Wu W., Qui C, Han D., Phil. Mag. B, 1986, v. 54, №1, p. L9-L11

41. Hirabayashi I., Morigaki K., Nitta S. "New Evidence for Defect Creation by High Opticai Excitation in Giow Discharge Amorphous Silicon" Jap. J. Appl. Phys.,1980, V.19, №7, P.L357-L360

42. Dersh H., Stuke J., Beichler J., "Light-induced dangling bonds in hydrogenated amorphous siiicon." App\. Phys. Lett., 1981, v. 38, №6, p.456-458

43. Goodman N. В., Phil. Mag. B, 1982, v.45, №4, p. 407-434 121

44. Crandall R., "Deep electron traps in hydrogenated amorphous silicon" Phys. Rev. B, 1981, V.24, №12, p,7457-7459

45. Okushi H., Miyakawa M., Tokumaru Y., Yamasaki S., Oheda Т., Tanaka K. "Reversible photoinduced modification of electron-capture cross section at localizedstates in a-S/;H."Appl. Phys. Lett., 1983, v. 42, №10, p. 895-897

46. Strait J., Tauc J., "Light-induced defects in hydrogenated amorphous silicon obsen/ed by picosecond photoinduced absorption." App\. Phys. Lett., 1985, v.47, №6,p. 589-590

47. Huang С Y., Guha S., Hudgens S. J., "Energy distribution of light-induced gap states in hydrogenated amorphous-silicon alloys." Phys. Rev. B, 1984, v. 29, №10,p. 5995-5998

48. Adier D., "Origin of the photo-induced changes in hydrogenated amorphous S/7/COA7." Solar Cells, 1983, v.9, p. 133-148

49. Stutzmann M., Jackson W. В., Tsai С С, "Kinetics of Staebler-Wronski effect in hydrogenated amorphous silicon." App. Phys. Lett, 1984, v. 45, №10, p.1075-1077

50. Bube R. H., Redfield, D. "Kinetics and steady-state effects of iilumination on defects in hydrogenated amorphous silicon." J. Appl. Phys., 1989, v.66, №2, p.820-828

51. Crandall R. S., "Metastable defects in hydrogenated amorphous silicon." Phys. Rev. B, 1987, v.36, №5, p. 2645-2666

52. Fathalah M., Phil. Mag. B, 1990, v. 61, №3, p.403-412

53. Skumanich A., Fathalah M., Amer N. M., "Observation of light-induced defect formation in hydrogenated amorphous silicon by subgap illumination." Appl Phys. Lett.,1989, V. 54, №19, p.1887-1889

54. Stutzmann M., Jackson W. В., Tsai C. C , "Light-induced metastable defects in hydrogenated amorphous silicon: A systematic study." Phys. Rev. B, 1985, v. 32,№1, p. 23-47

55. Morigaki K. "Microscopic Mechanism for the Photo-Creation of Dangling Bonds in a-Si:H." Jap. J. Appl., Phys., 1988, part 1, v.27, №2, p.163-169

56. Jackson W. В., Marshall J. M., Moyer M. D., "Role of hydrogen in the formation of metastable defects in hydrogenated amorphous silicon." Phys. Rev. B,1989,v.39, №2, p.1164-1179

57. Hata N., Isomura M., Wagner S., "Temperature and Intensity dependence of the saturated densty of light-induced defects in hydrogenated amorphous silicon." Appl.Phys. Lett, 1992, v.6O, №12, p. 1462-1464122

58. Jackson W. В., "Role of band-tail carriers in metastable defect formation and annealing in hydrogenated amorphous silicon." Phys. Rev. B, 1990, v.41, №2, p. 1059-• 1075

59. Redfield D., Bube R. H., "Identification of defects in amorphous silicon." Phys. Rev. Lett., 1990, v. 65, №4, p.464-467

60. Казанский A. Г., "Эффект Стеблера-Вронского в аморфном гидрированном кремнии, легированном фосфором." ФТП, 1990, т.24, №8, с.1462-1466

61. Yang L., Chen L., ""Fast" and "slow" metastable defects in hydrogenated amorphous silicon." Appl Phys. Lett., 1993, v.63, №3, p.400-402

62. Yoon J. H., Kim M. S., "Light-induced conductivity changes in phosphorus- doped hydrogenated amorphous silicon." J. Non.-Cryst. Solids, 1989, v. 114, p. 636-638

63. Takada J., Frizsche H., "Photoinduced change in the density of localized states near the conduction band of doped a-Si.H." Phys. Rev. B, 1987, v. 36, №3, p.(J 1706-1709

64. Qiu C, Pankove J.I., "Light-induced change in defect-band photoluminescence of doped hydrogenated amorphous silicon." Phys. Re. B, 1990,v.41, №18, p.12744-12749

65. Jackson W.B., "Microscopic mechanism for dopant activation in Ф hydrogenated amorphous silicon." Phys. Rev. B, 1990, v. 41, №17, p. 12323-12326

66. Jang J., Park S. C , Kim S. C , Lee C, "Increase of doping efficiency by light soaking in boron-doped hydrogenated amorphous silicon." Appl Phys. Lett., 1987, v.• 51,№22, p. 1804-1806

67. Казанский A.Г., "Эффект Стеблера-Вронского в пленках a-Si.H р- типа." Вест. Моск. университета, сер.З "Физика, астрономия", 1992, т. 33, №4,с.70-77

68. Казанский А.Г., Мелл X., Теруков Е.И., Форш П.А. "Фотоиндуцированное изменение проводимости пленок аморфногогидрированного кремния, легированного эрбием", ФТП, 2003, т. 37, с. 793-795123

69. Kazanskii A. G., Birukov A.V., Fenuchin A.V., Terukov E.I, "Light-induced effects in a-Si:H(Er)" Materials Science & Engineering B, 2003, v.1O5, Issue 1-3, p.153-156

70. Mell H., Beyer W., "Opticaily induced excess conductivity in compensated a- Si:H fiims." J. Non.-Cryst. Solids, 1983, v. 59&60, p. 405-408

71. Kakalios J., Frizsche H., "Persistent photoconductivity in doping-moduiated amorphous semiconductors." Phys. Rev. Lett., 1984, v. 53, №16, p. 1602-1605

72. Kakaiios J., "Excitation and temperature dependence of the photo-induced excess conductivity in doping-moduiated amorphous silicon." Phil. Mag. B, 1986, v. 54,№3, p. 199-218

73. Hamed A., Frizsche H., "Toward understanding persistent photoconductance in doping-moduiated amorphous silicon." PhW. Mag. Lett, 1989, v. 60, №4, p. 171-175

74. Rath J. K., Fuhs W., Mell H., "Metastable photo-induced changes in compensateda-Si:H films." J. Non.-Cryst. Solids, 1991, v. 137&138, №12, p.279-282

75. Choi S. H., Yoo B. S,, Lee C, Jang J., "Doping and annealing effects on persistent photoconductivity in doping-moduiated amorphous-silicon superlattices."Phys. Rev. B, 1987, v. 36, №12, p.6479-6485

76. Kakalios J., Frizsche H., "Temperature and excitation dependence of the photo-induced excess conductivity in doping modulated amorphous silicon." J, Non-Cryst. Solids, 1985, v. 77&78, p. 1101-1104

77. Choi S. H., "Power-law dependence of persistent photoconductivity on exposure time in compensated a-Si.H." Solid State Comm., 1993, v. 86, №9, p. 589-592

78. Rath J. K., "Mechanism of defect creation and light induced changes in compensateda-Si:H(B, Li) anda-Si:H(B, P) films."SoWd State Comm., 1995, v. 94, №3,p.247-250

79. Hamed A., Frizsche H., "Persistent photoconductance in a-Si.H/a-SiNx'.H multilayers."Ph\\. Mag. B, 1991, v. 63, №1, p.33-46

80. Hamed A., Frizsche H., "The origin of persistent photoconductance in doping-moduiated and compensated a-Si.H." Л. Non-Cryst. Solids, 1989, v. 114, p.717-719

81. Beyer W., Mell, H. "influence of boron doping on the transport properties of a-Si:H flims."Solid. State Comm., 1981, v. 38, p.891-894

82. Kakalios J., "The origin of persistent photoconductivity in amorphous silicon." J. Non-Cryst. Solids, 1989, v. 114, p.714-716124

83. Agarwal S. С, Guha S. "Persistent photoconductivity in doping-modulated multilayers and compensated thin films of hydrogenated amorphous silicon." Phys. Rev.B, 1985, V. 32, p. 8469-8472

84. Yoo B. S., Song Y. H., Lee C, Jang J., "Persistent photoconductivity in compensated amorphous silicon." Phys. Rev. B, 1990, v. 41, №15, p. 10787-10791

85. Zhou J.H., Ikuta K., Yasuda Т., Umeda Т., Yamasaki S., Tanaka K. "Control of crystallinity of microcrystalline siiicon film grown on insulating glass substrates." J.Non-Cryst. Solids, 1998, v.227-230, p.857-860

86. Cabarrocas P.R., Layadi N., Drevillak В., Solomon I. "Microcrystaiiine silicon growth by the layer-by-layer technique: iong term evolution and nucleationmechanisms." J. Non-Cryst. Solids, 1996, v.198-200, p.871-874

87. Alpuim P., Chu V., Conde J.P. "Amorphous and microcrystalline silicon films Ф grown at low temperatures by radio-frequency and hot-wire chemical vapor deposition."J. Appl. Phys., 1999, V.86, №7, p.3812-3821

88. Shirai H., Arai T. "Role of hydrogen in the growth of hydrogenated • microcrystalline silicon." J. Non-Cryst. Solids, 1996, v.198-200, p.931-934

89. Demichelis F., Pirri C.F., Tresso E., Dellamea G., Rigato V., Rava P. "Physical properties of undoped and doped microcrystaltine SiC:H deposited byPECVD." Mat. Res. Soc. Symp. Proc, 1991, v.219, p.413-418

90. Mishima Y., Hamasaki Т., Kurata H., Hirose M., Osaka Y. "Nucleation of microcrystaiiites in phosphorus-doped Si:H films." Jpn. J. Appl. Phys., 1981, v.2O, №2,P.L121-L123125

91. Нарке P., Luysberg М., Carius R., Tzolov M., Finger F., Wagner H. "Structural investigation and growth of n-type microcrystalline silicon prepared atdifferent plasma excitation frequencies." J. Non-Cryst, Solids, 1996, v.198-200, p.927-930

92. Otobe M., Kanai Т., Ifuku Т., Yajima H., Oda S. "Nanocrystalline silicon fonnation in a SiH4 plasma cell."J. Non-Cryst. Solids, 1996, v.198-200, p.875-878w

93. Ikuta K., Toyoshima Y., Yamasaki S., Matsuda A., Tanaka K. "STM and Raman study of the evolution of the surface morphology in juc-Si.H." J. Non-Cryst.Solids, 1996, v.198-200, p.863-866

94. Lips K., Kanschat P., Will D., Lerner C, Fuhs W. "ESR and transport in microcrystalline silicon." J. Non-Cryst. Solids, 1998, v.227-230, p.1021-1025

95. Garcia-Caurel E., Niikura C, Kim S.Y., Drevillon В., Bouree J.E. "FTIR phase-modulated ellipsometry measurements of microcrystalline silicon films deposited^ by hot-wire CVD."J. Non-Cryst. Solids, 2002, v.299-302, p.215-219

96. Tanaka K. "Recent progress in microcrystalline semiconductor thin films." Mat. Res. Soc. Symp. Proc, 1997, v.452, p.3-16

97. Kumeda M., Yonezawa Y., Nakazawa K., Ueda S., Shimizu T. "Hydrogen incoqjoration scheme in amorphous-microcrystalline mixed-phase Si:H films." Jpn. J.Appl. Phys., 1983, V.22, №3, p.L194-L196

98. Finger F., Carius R., Hapke P., Houben L, Luysberg M., Tzolov M. "Growth m and structure of microcrystalline siiicon prepared with glow discharge at vanous plasmaexcitation frequencies." Mat Res. Soc. Symp. Proc, 1997, v.452, p.725-736

99. Finger F., Muller J., Malten C, Carius R., Wagner H. "Electronic properties * of microcrystalline silicon investigated by electron spin resonance and transportmeasurements." J. Non-Cryst. Solids, 2000, v.266-269, p.511-518

100. Finger F., Muller J., Malten C , Wagner H. "Electronic states in hydrogenatedmicrocrystalline silicon." Phil. Mag. B, 1998, v.77, №3, p.805-830

101. Vaneoek M., Poruba A., Remes Z., Rosa J., Kamba S., Vorlicek V., Meier _ J., Shah A. "Electron spin resonance and optical characterization of defects inmicrocrystalline silicon." J. Non-Cryst. Solids, 2000, v.266-269, p.519-523126

102. Muller J., Finger F., Carius R., Wagner H. "Electron spin resonance investigation of electronic states in tiydrogenated microcrystaliine siiicon." Phys. Rev. B,1999, V.60, №16, p.11666-11677

103. Lips K., Kanschat P., Brehme S., Fuhs W. "An ESR study of bandtaii states in phosphorus doped microcrystaiiine siiicon." J. Non-Cryst. Solids, 2002, v.299-302,p.350-354

104. Finger F., Malten C, Hapke P., Carius R., Fluckiger R., H Wagner "Free electrons and defects in microcrystaiiine siiicon studied by electron spin resonance."Phii. Mag. B, 1998, v.7O, №4, p.247-254

105. Lima M.M., Jr. and P.C. Taylor, Morrison S., LeGeune A., Marques F.C. "ESR observations of paramagnetic centers in intrinsic hydrogenated microcrystaiiinesiiicon." Phys. Rev. B, 2002, v.65, p.2353241-2353246

106. Bruggemann R. "Band-tail profiling in microcrystaiiine silicon by photoconductivity analysis" J. Appl. Phys., 2002, v.92, №5, p.2540-2543

107. Kleider J.P., Longeaud C, Bruggemann R., Houze F. "Eiectronic and topographic properties of amorphous and microcrystaiiine siiicon thin films." TW\n SolidFilms, 2001, v.383,p.57-60

108. Oheda H.. "Phase-shift anaiysis of moduiated photocurrent: Its application to the determination of the energetic distribution of gap states" J. Appl, Phys., 1981,^ V.52, p. 6693

109. Carius R., Finger F., Backhausen U., Luysberg M., Hapke P., Houben L., Otte M., Overhof H. "Eiectronic properties in microcrystaiiine siiicon." Mat. Res. Soc.• Symp. Proc, 1997, v. 467, p.283-294

110. Bruggemann R., Kleider J. P., Longeaud C , "Electronic properties of thin fiims siiicon." Mat. InfTech., 2000

111. Bronner W., Kleider J. P., Bruggemann R., Mehring M. "Defect and transport properties of eiectron-irradiated microcrystaiiine silicon with successiveanneaiing."Th\n Solid Films, 2003, v. 427, p. 51-55127

112. Bube R. H., Redfield D. "Variation of photoconductivity with doping and optical degradation in hydrogenated amorphous siiicon" J. Appl. Phys., 1989, v. 66,p.3074-3081

113. Beyer W., Overhof H., Semiconductors and Semimetals. 1984, v. 21, part C, p. 258-307

114. Бонч-Бруевич В. Л., Звягин И. П., Кайпер Р., Миронов А. Г., Эндерлайн Р., Эссер Б. Электронная теория неупорядоченных полупроводников. М.: 1981, с.383

115. Казанский k.V."Влияние времени освещения на отжиг созданных светом метастабильных дефектов в a-Si:H р-типа." ФТП, 1997, т. 31, в. 3, с.347-349