УДК 621.315.592:539.213:681.586

Электрофизические свойства гетероструктур a-SiGe:H/c-Si полученных в плазме тлеющего разряда на частоте 55 кГц

А.В. Бирюков

Московский государственный институт электронной техники

Технология аморфных сплавов на основе SiGe позволяет получать материал с меньшей, чем у a-Si:H, шириной запрещенной зоны, для эффективного использования солнечного спектра в двойных и тройных солнечных элементах и повысить стабильность их характеристик. Известно, что введение Ge в a-Si:H сильно ухудшает электрические свойства аморфного полупроводника. Для улучшения свойств сплава используют большое разбавление H₂ исходной смеси, что обеспечивает дополнительную обработку поверхности роста водородом. В низкочастотной плазме тлеющего разряда наблюдается повышенная бомбардировка поверхности роста ионами, что так же приводит к повышению энергии поверхностных атомов и поэтому данный метод может быть рассмотрен в качестве альтернативы разбавлению. В связи с этим, в работе проводилось осаждение сплавов a-SiGe:H в НЧ плазме и исследование влияния данного метода на характеристики гетероструктур a-SiGe:H/c-Si.

Осаждение пленок a-SiGe:H различного химического состава осуществлялось за счет варьирования содержания германия в пленке от 0 до 91%_, что позволило изменять ширину оптической щели от 1,7 до 1,25 эВ. Температура подложки КДБ-12, мощность разряда и давление в камере составляли соответственно 225⁰С, 150 Вт и 70 Па.

Измерение вольт-фарадных характеристик гетероструктур проводилось на частотах от 200 Гц до 1МГц. Результаты измерения были использованы для оценки плотности состояний в щели подвижности a-SiGe:H и плотности состояний на границе раздела a-SiGe:H/c-Si. Обнаружено, что плотность состояний в щели a-SiGe:H в зависимости от состава сплава изменяется от 1? 10¹⁷ до 1? 10¹⁹ см^-3. Плотность состояний на границе раздела гетероструктур не превышает 2? 10¹¹ см^-2, что несколько хуже, чем для структур a-Si:H/c-Si (2? 10¹⁰ см^-2), но приемлемо с точки зрения приборного применения. Определены разрывы в валентной зоне и зоне проводимости и построены энергетические диаграммы гетеропереходов.

Проведенные исследования показали, что данный высокоскоростной метод осаждения в НЧ (55 кГц) плазме позволяет формировать гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si с низкими значениями плотности состояний и при малом содержании германия они пригодны для применения в качестве собственного слоя в солнечных элементах.