УДК 621.315.592:539.213:681.586

Оптические и электрофизические характеристики сплавов a-SiGe:H для солнечных батарей, осажденных в низкочастотной плазме (55кГц) тлеющего разряда

Г.Л. Горбулин

Московский институт электронной техники

Сплавы на основе аморфного гидрогенизированного кремния широко используются для создания тандемных солнечных батарей. Сплавы германия и кремния позволяют расширить диапазон спектра поглощения в сторону ИК-области. В данной работе проводились исследования сплавов a-SiGe:H, впервые осажденных в низкочастотной плазме тлеющего разряда с различным содержанием германа в смеси X_g=[GeH₄]/([GeH₄]+[SiH₄]) и различной температурой подложки T_s (от 175 до 275 ⁰С). Изменение состава газовой смеси X_g от 0 до 0,28 происходило посредством увеличения расхода германа от 0 до 57 ст.см³ при постоянном расходе силана 150 ст.см³, а дальнейшее увеличение X_g до 0,44 обеспечивалось за счет уменьшения расхода силана от 150 до 71 ст.см³ при постоянном расходе германа.

Установлено, что с увеличением X_g оптическая ширина запрещенной зоны уменьшается от 1,77 до 1,25 эВ. Уменьшение Eg связано как со сдвигом спектра поглощения в сторону низких энергий, так и с увеличением его наклона, что свидетельствует об увеличении плотности состояний в запрещенной зоне. При этом фотопроводимость уменьшается с 3,3*10^-6 до 1,06*10^-8
(Ом*см)^-1. Изменение темновой проводимости с увеличением Xg связано с изменением положения E_F. При этом до Xg=0,09 темновая проводимость уменьшается с 1,3*10^-9 до 7*1,1^-10 (Ом*см)^-1 и увеличивается до 1,03*10^-8 (Ом*см)^-1, при дальнейшем увеличении X_g до 0,44.

Для оптимизации фотоэлектрических характеристик a-SiGe:H исследовалось влияние температуры подложки на оптические и электрофизические свойства при X_g=0,17. Установлено, что с ростом температуры подложки E_g слабо зависит от T_s. При этом с увеличением Ts ширина хвоста валентной зоны уменьшается, а концентрация дефектов не изменяется. В результате, уровень Ферми сдвигается в сторону зоны проводимости и темновая проводимость возрастает. В результате проведенного моделирования определены энергетическое положение и природа рекомбинационных центров в a-SiGe:H.