@無接觸法測量多晶硅材料的少子擴散長度

1、本文由m08p7bfxky貢獻pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機 查看。第1卷2第4期固體電子學(xué)研究與進展REESARCH&PROGRESOFSESSVoI2.No.4.1i992年1月1Nov.1992暑l州。無接觸法測量多晶硅材料的少子擴散長度3b3褚幼令王宗欣(旦學(xué)j電復(fù)大亙?nèi)?孚麗海,03240319年1月2日收到9121提蔓用微波光電導(dǎo)譜儀無接觸、破壞性地測量了多晶硅的微波光電導(dǎo) 譜,非推導(dǎo)了由光電導(dǎo)譜計算多晶硅樣品的步子擴散長度和表面復(fù)合速度的計算方法 ,由此算得了樣品的步子擴散長并度和表面復(fù)臺速度。測試區(qū)域 是一個直徑為3mm的

2、圓斑。是一種簡便而又準確的測試方法。這 這樣的方法還適用于Gas薄片材料少子擴散長度的測量和計算。 A關(guān)鍵調(diào)t昌硅多,一擴散長度一I少數(shù)贛澶子I微波光電導(dǎo)譜一無接觸MesrniuinLeghoirtrira uigDfsontfMnoiCareyiPoliionnyslcbyiUsngContt esMehoaclstdChuYolnuig,WngZogxnani ('88/hc.adeoi0n1crac .0,Ui.鼢ntt043,203Abtc:hcovhtcnutipcm(s rtTemirwaepooodeitsetuavy'MP CSooyicnhsbefplsioa

3、enl mesrdotclslanodsztvey.The cluligmehdfmiorareauecna tesydnn-etucilacatntoon Rycrirdfuinlnhanl'aercmbn tonveoiyfoMPCSfplsloaloen ifsoegtdSlfceolliailctr mooyicnhsasbeidrvd.Thecl uaneutfsesperrsne.Th etaesacruaeieacltgrslsoomamlsaepeetdietsraiic lrsobut3mmiimee.Thsiipe arcsmeo.Ialoeuetptaon dat

4、rLsasmlndpeiehtdtcnasbs domeueadccltemirtcrirmfuso egtfGafrasrnaluaetnoi hyarefinlnhoAswae.Ke0yW:Polslcn,DifsoLng,Mtrtrirtc oae,Phtcn-yiiofuinethnoiyCa re,rwv&iooodtvtSpcrucllyetum,Con.tecl m半導(dǎo)體太陽能電池的換能效率、半導(dǎo)體探涮器的探測率以及發(fā)光管的發(fā) 光效率都和材料的少子擴散長度有關(guān)。論和實踐表明,陽能電 池的短路電流密度與步子擴散長度有關(guān)。理太過短的少子擴散長度意味著在電池內(nèi)部深處產(chǎn)生的載流子

5、對 在到達結(jié)之前已被復(fù)合,以結(jié)深所受到少子擴散長度的制約 。太薄的樣品又使硅對紅光波長的吸收變差。以,提高太 陽能但所為電池的換能效率,材料中的少子擴散長度是一個重要參數(shù)。由于多 晶硅是一種制造太陽能電池的廉價材料,要保證有大于l的效率,了 控制它的雜質(zhì)含量以外,應(yīng)控制它的晶粒大而O除還小,為過 小的晶粒使單位面積硅片中總的晶粒邊界加長,而使光生載 流子在邊界處的復(fù)合因從增加,導(dǎo)致?lián)Q能效率的降低。以,所 少子擴散長度也是衡量多晶硅制造工藝質(zhì)量的一個重要參-罾辜白揀科學(xué)基金資助項目。固體電子學(xué)研究與進展l2卷數(shù)。本工作用微波光電導(dǎo)譜儀無接觸測試了多晶硅的微波光電導(dǎo)譜。由于多 晶硅的少子擴散長度比

6、單晶硅要短得多,文獻譜的峰值位 置,后,圖表中求少子擴散長度的方法誤用1取然從差較 大,因此,對多晶硅(類似的樣品,GA等導(dǎo)了另一種計 算方法。針及如as推實驗及計算結(jié)果表明,這種方法比較合 理。由于采用了無接觸法,樣品的表面質(zhì)量無要求,又對因此,測量 在前對表面不必進行特定處理測試面積僅是直徑31r的 圓斑,品又可以在測試臺上自由因IiTE樣移動,因此,本方法可以測量同一樣品上各區(qū)域少子擴散長度的差異 。二、測試方法若樣品是n的多晶硅片,圖1型如所示,當它受到一束單色光和微波 同時照射時,樣品內(nèi)在都由于吸收了光子能量而產(chǎn)生新的電子一穴對,達到動 態(tài)平衡后,品內(nèi)部的非平衡載流空在樣子濃度分布卻

7、( 足一維穩(wěn)態(tài)擴散方程;滿(DdAz,2一生生;一叼(一r,-(1t1iebtt-i=其中I是入射光強,量子效率,樣品表o日是是面的 光反射系數(shù),-少子擴散系數(shù),b少D是"是r圖1微波光電導(dǎo)測試系統(tǒng)工作框圖子體壽命,是相應(yīng)波長的單色光在樣品中的a吸收系數(shù)。多晶 硅而言,對由于它們的少子擴散長度比樣品厚度小得多,是有 eWa1于-/,FDL一,。黜。一c-l+e,+pe一e一(2(3“l(fā)籌一一蔣l尚j:麗l百下二:二±【J:!坐竺百下寶=二!【e二二:一f枷z4期褚幼令等:無接觸法測量多晶硅材料的少于擴散長度一C(,1c(,1(一1e一ze一害e1 一一一一(4若在所取的光波

8、長范圍內(nèi),足e1又因為有w e,時(式可寫為滿一,/r此4一a1(-p8而LAD_a(5在圖1的結(jié)構(gòu)中,證明樣品在受到光照后微波傳輸系數(shù)的變 化A可正比于由光照產(chǎn)生的少數(shù)載流子總數(shù)A即所以Ac卻Tc一1L(aAS-aD,(6由于在所取的光波長范圍內(nèi),近似不變,在各種光波 長時又保持它們的光強,也相等,若o則參數(shù)A,近 似為常數(shù),(又可改寫為B可而6式一萬+,2及m,是由(,于7式一一F干z丁r=干一r干FL干r!(8(9(01若AAzAsT,T及T是分別對應(yīng)于三個光波長的傳輸系數(shù)變 化量,它們對應(yīng)的光吸收系數(shù)分別為'BSL,+sL+一ATa一,BSL,令M一面I瓦2A=AT-T則由(8

9、,9式代入(0式,1可解得一導(dǎo)=可魯嗇未一兒,J-生再令可得解墨一÷丁÷專盟s一蔫芒因此可以用(1,1直接從多晶硅的微波光電導(dǎo)譜中解 出它的少于擴散長度L和它的表1(2式,面復(fù)合速 度?？梢岳?也7式對測量得到的多晶硅微渡光電導(dǎo)譜 通過曲線擬合解出它的少于擴散長度L和它的表面復(fù)合速度s,。三、實驗及計算結(jié)果由實驗測得的各塊樣品的A.T作圖,后在圖中的AA曲線 中取三點(們應(yīng)滿足然它1,由(1式算得樣品的少于擴散長度L,l晶硅 樣品,-再1,如多實驗測試結(jié)果如圖2所示。圖2從中取三點由表l所示。中硅的光吸收系數(shù)n與光波長的關(guān) 系為【其0563-1142Z05538一+009

10、9 8一(m一一.27-.45-+.86A35X由表1用(1式可算得1品的少于擴散長度和表面復(fù)合速 度分別為利1樣L,7m,141's一5×0m/同樣對2樣品進行測量,結(jié)果如圖3示。圖3其所從 中取三點,由表2示由表2利用(1所,1式算得2品的 少于擴散長度為樣L一7.,27岬.固體電子學(xué)研究與進展l2卷一010Z.8tl.92L1I3o一 圖2l晶硅樣品的微波光電導(dǎo)譜多表11品樣 (皿u12331.428.223.6O.90 O.870.8如圖32多晶硅樣品的微波光電導(dǎo)譜寰22樣品 (皿u0.03250.Od520.0613(m1234u一(皿0025.30.050l0940.02.9428.027.009.006.802.8四、結(jié)論利用微波光電導(dǎo)譜測試系統(tǒng)可以無接觸測試多晶硅薄片的少子擴散長 度。由于少子擴散長度比薄片厚度小得多,因此,算方法可以簡化。 計這種測試方法重復(fù)性好,數(shù)據(jù)穩(wěn)定,表面也不必進行特定的處理,因此,多晶硅的電學(xué)參數(shù)測試比較 有用。對由于GAas薄片樣品的少子擴散長度更大大小于樣品厚度,因此,上述計算方法也適用于由微波 光電導(dǎo)譜計算GA樣品as的少子擴散長度。本工作中的多晶硅樣品是由復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系唐厚舜副