Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Diplomová práce Miroslav Luňák Vlastnosti vrstev a struktur na bázi a-Si:H.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Diplomová práce Miroslav Luňák Vlastnosti vrstev a struktur na bázi a-Si:H."— Transkript prezentace:

1 1 Diplomová práce Miroslav Luňák Vlastnosti vrstev a struktur na bázi a-Si:H

2 2 Obsah prezentace - úvod, amorfní křemík - popis použitých vzorků - ideální a reálná struktura MIS - metoda konstantního fotoproudu - určení parametrů funkce hustoty stavů g(E) - znázornění konvoluce spektra koeficientu absorpce - doplnění konvolučního algoritmu o multiplikativní konstanty AA, jejich význam - výběr z výsledků měření - vzorek M61A - vzorek závěr

3 3 Úvod křemík patří k nejrozšířenějším surovinám historicky nejvýznamnější bylo použití krystalického křemíku jiné formy Si, nacházející uplatnění a perspektivu do budoucnosti: a-Si:H (amorfní hydrogenovaný křemík)  c-Si:H (mikrokrystalický hydrogenovaný křemík) pm-Si:H (polymorfní hydrogenovaný křemík) Využíván je zejména k výrobě fotovoltaických panelů.

4 4 Narozdíl od krystalického ztrácí u amorfního polovodiče pásový model svůj význam.

5 5 Vlastnosti energiového spektra popisuje lépe funkce hustoty stavů g(E) Model rozložení hustoty stavů v a-Si:H(____) a a-Si(- - -)

6 6 Nevýhoda a-Si:H Ilustrativní znázornění důsledku degradace - růst hustoty hlubokých stavů při dlouhodobém ozáření, dochází tak k degradaci amorfní struktury (příklad: snížení účinnosti fotovoltaických článků) - jev je vratný, prostřednictvím žíhání při teplotě t > 150 °C

7 7 V diplomové práci byla provedena studie optoelektrických vlastností MIS FET struktur tenkých vrstev a- Si:H a pm-Si:H, metodou konstantního fotoproudu. Vrstvy, na kterých byla prováděna charakterizace, vznikly magnetronovým naprašováním směsi rozkládaného silanu (SiH 4 ) s heliem na substrát (a-Si:H-vzorek M61A), nebo rozkladem směsi silanu v doutnavém výboji za tlaku vyššího než přibližně 100 Pa (pm-Si:H-vzorek102143). (Polymorfním označujeme amorfní materiál, v němž se nachází malé objekty (zrna), struktury s krystalovým uspořádáním na vzdálenost několika atomových délek.)

8 8 Popis použitých vzorků M61A Konfigurace FET struktury M61A Schema zapojení vzorku M61A do el. obvodu U tohoto vzorku byla porovnávána spektrální závislost koef. absorpce před a po degradaci.

9 9 Popis použitých vzorků struktura typu TFT Znázornění konfigurace a schema zapojení pro měření metodou CPM

10 10 Ideální struktura MIS - Povrch krystalického polovodiče představuje z hlediska periodického uspořádání poruchu. - Studium povrchových vlastností polovodičů komplikují povrchové vrstvy oxidů a adsorbovaných plynů   většinou nabité - působí na volné nosiče s nábojem   u povrchu polovodiče vznikají vrstvy s větší nebo menší hustotou částic s nábojem než uvnitř polovodiče. Zapojení k vytvoření el. pole s intenzitou, která směřuje do polovodiče Stejného efektu docílíme přiložením el. pole na polovodič.

11 11 Reálná struktura MIS - Existuje zde mnoho různých povrchových stavů a el. nábojů  vliv na rozložení potenciálu v polovodiči  působí změny charakteristik struktury MIS. (Např.: náboje pohyblivých iontů, náboje v oxidové vrstvě, polarizovatelné dipóly na rozhraní izolantů, apd.)

12 12 Metoda konstantního fotoproudu - Používáme k určení koeficientu absorpce  (h ) z fotovodivosti - (relativní metoda) - Výchozí myšlenka metody : Pro fotoproud  I v nedopovaném a-Si:H za podmínky  d<<1 a  n  p ( CPM ) a při zanedbání interferenčních jevů platí :  I  ( 1 - R ) N  d  e  n  F R, ,  n - Při pokojové teplotě slabě spektrálně závislé.  - Závisí především na počtu rekombinačních center, ty odvisí od intenzity dopadajícího záření a vlnové délky (teplota vzorku konst.). Změnou počtu dopadajících fotonů udržujeme  I konstantní velikosti (v průběhu celého experimentu), počet rekombinačních center se tedy nemění, z toho plyne:  se nemění v průběhu experimentu. Pak :

13 13 Určení parametrů funkce hustoty stavů g(E) - Hodnota koeficientu absorpce pro energii h je dána výsledkem konvoluce hustoty stavů počátečních (plných) a koncových (prázdných) :

14 14 - integrál můžeme počítat přes všechny možné stavy (možných typů přechodů je 12) a dostaneme tak příspěvky  1,  2,  3,..,  11,  12, do celkového spektra koeficientu absorpce.

15 15 Přechody 7 až 12 :

16 16 - Při dekonvoluci aproximujeme pomocí křivky, tvořené součtem  k a vhodnou změnou parametrů (EG,A,EC,ED,EF) funkce g(E), závislost  =f(h ), určenou experimentálně.

17 17 Doplnění konvolučního algoritmu o multiplikativní konstanty AA - Pro úspěšné vyhodnocení experimentálně získaných spekter  (h ) bylo nutné zvýšit podíl  9 až  12 do celkové aproximativní křivky koeficientu absorpce. Následující výraz je doplněn o konstantu AA i (í = 9 až 12) (Vliv FE na polohu EF –změna v obsazenosti stavů   dominantnost některých přechodů.)

18 18 Význam dekonvolučních par. AA Lze se domnívat, že dávají také informaci o jiné hodnotě hustoty stavů při hraně vodivostního pásu a ve vodivostním pásu, dále o pohyblivosti nosičů náboje, popř. době života. Ne však v celém objemu polovodiče - pravděpodobně pro oblast při hradlové elektrodě. (Můžeme tak usoudit ze změn experimentálních křivek koeficientu absorpce v oblastech energií 0,6 - 0,9 eV, při různých hodnotách hradlového napětí.To koresponduje s jevem různé koncentrace a pohyblivosti volných nosičů náboje v blízkosti povrchové vrstvy struktury MIS.)

19 19 Výsledky měření - vzorek M61A Naměřené závislosti koeficientu absorpce pro uvedená hradlo- vá napětí při U SD =10 V a referenční chara- kteristika, ozn."FILM"

20 20 vzorek M61A Hodnoty parametrů funkce hustoty stavů pro vrstvu, reprezentovánu závislostí, ozn. FILM a vzorek M61A při U SD =10 V, U G =0 V, 10V, -40V

21 21 Naměřené závislosti koeficientu absorpce při U G =0 V(U SD =0,5 V), U G =0 V(U SD =10 V) a znázornění referenční charakteristiky, ozn. "FILM" vzorek M61A

22 22 Naměřené závislosti koeficientu absorpce pro uvedená hradlová napětí při U SD =0,5 V Pozorujeme stejné tendence nárůstu hodnot  (h ) v oblastech energií 0,7 - 1,2 eV. vzorek M61A

23 23 Vzorek M61A byl vystaven cyklu degradace-žíhání. Degradace byla prováděna intenzivním světlem 3620 Wm -2 při teplotě 80 °C. Celková doba osvitu byla 6,5 hodiny. vzorek M61A

24 24 Naměřené závislosti koeficientu absorpce při U SD =0,5 V, po degradaci, doplněno o závislost U G =0 V(před degradací), při U SD =0,5 V. vzorek M61A - po degradaci

25 25 vzorek M61A Hodnoty parametrů funkce hustoty stavů při U SD =0,5V, pro U G =0 V -před degradací a pro U G =0 V -po degradaci

26 26 vzorek M61A - obraz funkce g(E) Obraz funkce g(E), tence jsou znázorněny podkřivky koncentrace stavů, získáno dekonvolucí absorpčního spektra vzorku M61A(U SD =0,5 V, U G =0 V)

27 27 vzorek M61A - obraz funkce g(E) Obraz funkce g(E), tence jsou znázorněny podkřivky koncentrace stavů, získáno dekonvolucí absorpčního spektra vzorku M61A(U SD =0,5 V, U G =0 V), po degradaci - po degradaci

28 28 Výsledky měření - vzorek Naměřené závislosti koeficientu absorpce vzorku , TFT struktury, pro uvedená napětí U G, U SD =17 V, metodou CPM

29 29 Závěr - Dekonvolucí spektrální závislosti koeficientu absorpce byla získána informace o hodnotách parametrů funkce hustoty stavů v pseudozakázaném pásu a byla provedena rekonstrukce průběhu funkce g(E) - prokázán vliv vnějšího elektrického pole na spektrální závislost koeficientu absorpce, zejména v oblasti energií, odpovídající hlubokým stavům - model běžně užívaný pro dekonvoluci spektra koef. absor- pce se ukázal nevyhovující pro charakterizaci vrstev a-Si:H typu FET - je vhodné uvažovat vícevrstvý model

30 30

31 31


Stáhnout ppt "1 Diplomová práce Miroslav Luňák Vlastnosti vrstev a struktur na bázi a-Si:H."

Podobné prezentace


Reklamy Google