Дослідження рекомбінаційних параметрів нерівноважних носіїв заряду у технологічних пластинах Si тепловізійним методом

Автор(и)

  • Сергей Васильевич Чирчик Київська державна академія декоративно-прикладного мистецтва і дизайну ім. Михайла Бойчука, Україна https://orcid.org/0000-0002-0158-5253

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020090034

Ключові слова:

рекомбінаційний параметр, час життя нерівноважних носіїв заряду, дифузійна довжина, швидкість поверхневої рекомбінації, монокристалічний кремній

Анотація

У роботі запропоновано підхід по дослідженню рекомбінаційних параметрів нерівноважних носіїв заряду у технологічних пластинах Si тепловізійним методом. До уваги взято час життя, дифузійна довжина і швидкість поверхневої рекомбінації носіїв заряду. Метод базується на вивченні просторового розподілу теплового випромінювання зразків Si за краєм власного поглинання в спектральному діапазоні 3–5 мкм за допомогою ІЧ камери. Наведено експериментальні результати досліджень технологічних зразків кремнію: розподіл концентрації надлишкових носіїв заряду в зразках кремнію (n–Si, r = 500 Ом∙см, d = 8 мм) і дифузійний розподіл носіїв заряду при Т = 150 °С. Температурна залежність дифузійної довжини і об’ємного часу життя в зразках кремнію виміряна трьома різними методами: за допомогою ІЧ камери, по кінетиці спаду теплового випромінювання за краєм власного поглинання при лазерному збудженні, і методом затухання фотопровідності. Запропонований підхід впроваджено в процесі вхідного контролю пластин кремнію, що використовуються для виготовлення сонячних панелей АТ «Квазар».

Посилання

В. И. Старосельский, Физика Полупроводниковых Приборов Микроэлектроники. Москва: Юрайт, 2019.

Л. А. Скворцов, Основы Фотометрической Радиометрии и Лазерной Термографии. Москва: Техносфера, 2017.

Y. Zeng et al., “Theoretical exploration towards high-efficiency tunnel oxide passivated carrier-selective contacts (topcon) solar cells,” Sol. Energy, vol. 155, pp. 654–660, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.07.014.

Д. В. Ахметов, Н. В. Фатеев, “Инфракрасная томография времени жизни и диффузионной длины носителей заряда в слитках полупроводникового кремния,” Физика и техника полупроводников, vol. 35, no. 1, pp. 40–47, 2001, uri: http://journals.ioffe.ru/articles/38426.

V. Malyutenko, S. Chyrchyk, “Surface recombination velocity in si wafers by photoinduced thermal emission,” Appl. Phys. Lett., vol. 89, no. 5, p. 051909, 2006, doi: https://doi.org/10.1063/1.2236467.

С. В. Чирчик, “Экспресс-метод определения рекомбинационных параметров в технологических пластинах кремния,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 55, no. 3, pp. 43–47, 2012, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347012030053.

G. G. Macfarlane, T. P. McLean, J. E. Quarrington, V. Roberts, “Fine structure in the absorption-edge spectrum of si,” Phys. Rev., vol. 111, no. 5, pp. 1245–1254, 1958, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRev.111.1245.

K. Rajkanan, R. Singh, J. Shewchun, “Absorption coefficient of silicon for solar cell calculations,” Solid-State Electron., vol. 22, no. 9, pp. 793–795, 1979, doi: https://doi.org/10.1016/0038-1101(79)90128-X.

W. L. Ng, M. A. Lourenço, R. M. Gwilliam, S. Ledain, G. Shao, K. P. Homewood, “An efficient room-temperature silicon-based light-emitting diode,” Nature, vol. 410, no. 6825, pp. 192–194, 2001, doi: https://doi.org/10.1038/35065571.

H. R. Philipp, E. A. Taft, “Optical constants of silicon in the region 1 to 10 ev,” Phys. Rev., vol. 120, no. 1, pp. 37–38, 1960, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRev.120.37.

F. López, E. Bernabéu, “Refractive index of vacuum-evaporated sio thin films: dependence on substrate temperature,” Thin Solid Film., vol. 191, no. 1, pp. 13–19, 1990, doi: https://doi.org/10.1016/0040-6090(90)90269-J.

V. K. Malyutenko, “Si photonics expands to mid-wave and long-wave infrared: the fundamentals and applications,” in Silicon Photonics XI, 2016, vol. 9752, p. 97521D, doi: https://doi.org/10.1117/12.2208125.

D. L. Stierwalt, R. F. Potter, “Infra-red spectral emittance of si, ge and cds,” in Proc. Int. Conf. Phys. Semicond., 1962, p. 513.

С. С. Болгов, В. И. Пипа, О. Ю. Салюк, А. С. Арутюнов, “К вопросу о модуляции теплового излучения полупроводников,” Украинский физический журнал, vol. 38, no. 1, p. 19, 1993.

R. Brendel, M. Bail, B. Bodmann, J. Kentsch, M. Schulz, “Analysis of photoexcited charge carrier density profiles in si wafers by using an infrared camera,” Appl. Phys. Lett., vol. 80, no. 3, pp. 437–439, 2002, doi: https://doi.org/10.1063/1.1434308.

M. Schubert, J. Isenberg, S. Rein, W. Warta, “Temperature dependent carrier lifetime images,” in Proc. of 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2004, uri: https://www.researchgate.net/publication/233944020_Temperature_dependent_carrier_lifetime_images.

С. М. Файнштейн, Обработка Поверхности Полупроводниковых Приборов, 3rd ed. Москва: Энергия, 1970.

П. В. Булаев et al., “InGaAs/gaas/algaas-лазеры с широким контактом, полученные методом мос-гидридной эпитаксии,” Физика и техника полупроводников, vol. 36, no. 9, pp. 1144–1148, 2002, uri: http://www.siplus.ru/index.php?cid=154&pid=4904&sort=472u.

V. K. Malyutenko, G. I. Teslenko, “Determination of minority carrier lifetime by thermal emission method,” Electron Technol., vol. 24, no. 3–4, p. 97, 1991.

Л. П. Павлов, Методы Измерения Параметров Полупроводниковых Материалов. Москва: Высшая школа, 1987.

C. Jacoboni, C. Canali, G. Ottaviani, A. Alberigi Quaranta, “A review of some charge transport properties of silicon,” Solid-State Electron., vol. 20, no. 2, pp. 77–89, 1977, doi: https://doi.org/10.1016/0038-1101(77)90054-5.

А. И. Ансельм, Введение в Теорию Полупроводников: Учебное Пособие, 4th ed. Санкт-Петербург: Лань, 2017.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-11-26

Як цитувати

Чирчик, С. В. (2020). Дослідження рекомбінаційних параметрів нерівноважних носіїв заряду у технологічних пластинах Si тепловізійним методом. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 63(9), 570–579. https://doi.org/10.20535/S0021347020090034

Номер

Том 63 № 9 (2020)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.