Исследование взаимосвязи электрофизических параметров кремния полученного методом карботермического ...
Министерство общего и высшего образования
Российской Федерации
Иркутский Государственный Университет
Физический факультет
Кафедра электроники твердого тела
Курсовая работа
Исследование взаимосвязи электрофизических параметров кремния полученного методом карботермического восстановления от технологии его получения.
Работу выполнил: студент группы 1431
Ширяев Дмитрий Анатольевич
Научный руководитель: кандидат ф-м наук,
доцент кафедры электроники твердого тела
Синицкий Владимир Васильевич
Иркутск 1998г.
Оглавление:
Введение………………………………………………………..3
1 Технология получения столбчатого мультикремния из кремния полученного методом карботермического восстановления……………………….5
2 Электрофизические параметры и зависимость их от технологий производства…………………………………………………….6
3 Диффузионная длина, фотопроводимость, время жизни…………..7
3.1 Понятие времени жизни…………………………………...8
3.2 Фотопроводимость………………………………………....9
3.3 Многозарядные ловушки в полупроводниках……….…..11
4. Установка для измерения жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках…………………………………………….13
Заключение…………………………………………………….14
Использованные источники…………………………………..15
Приложение……………………………………………………16
Введение.
Технология получения чистого полупроводникого кремния на данный момент отработана достаточно хорошо. Наиболее чистые материалы получают путем синтеза кремния в газовую фазу (SiCl3), последующую очистку и восстановления чистого кремния.
Данный метод достаточно дорог для солнечной энергетики, так как в солнечных элементах, где основную стоимость составляет именно используемый кремний и применение кремния восстановленного из газовой фазы приведет к такой цене, что преимущество солнечной (альтернативной) энергетики перед традиционными источниками энергии, будет можно сказать с обратным знаком.
В связи с этим, рядом научных и производственных объединений Иркутской области ведутся работы по получению более дешевых технологий получения солнечного кремния. Технология предусматривает карботермическое восстановление из чистых природных кварцитов, имеющихся в Прибайкалье, и последующую его очистку путем отмывания в различных кислотах и перекристаллизацию при различных технологических параметрах.
Возникает необходимость исследования дефектности структур, а также одержания в нем примесей и связи этих параметров с характеристиками технологических процессов.
В прошлой курсовой работе нами были поставлены и апробированы на получаемых образцах методики, позволяющие получать информацию о типе полупроводника, его электропроводности, о концентрации носителей заряда и их подвижности. Для чего использовались две методики измерения это: 1.Измерение удельной электропроводности четырехзондовым методом 2.Измерение ЭДС Холла. Полученные нами данные хорошо согласовались с табличными данными, что говорило о хорошей применимости данных методов контроля для предъявляемых требований. Прошлогодние результаты говорили о следующих особенностях первых полученных образцов: низкая подвижность меньше на два порядка табличных данных, что приводило к выводу о высоком содержании электронейтральной примесей.
Институтом Геохимии СО РАН проводились работы по совершенствованию методик получения чистого кремния, было использовано другое сырье, которое синтезировалось в других условиях, очистка кремния методом рафинирования ; что позитивно отразилось на данных полученных нами. Так же ими получены данные химического анализа исследуемых нами образцов.
Задача настоящей курсовой работы, заключалась в дальнейшем исследовании зависимости электрофизических параметров кремния полученного методом карботермического восстановления и разработка методики, позволяющей получать данные о кинетических процессах происходящих в исследуемом кремнии.
1. Технология получения столбчатого мультикремния из кремния полученного методом карботермического восстановления.
В этом году институтом Геохимии СО РАН проводились работы по совершенствованию методик очистки кремния. Было использовано:
1)Другое сырье, синтезировалось в других условиях (Ирказ), где установлена специализированная печь для получения поликристаллического кремния. 2)Институт применял метод рафинирования (двойная перекристаллизация методом Стокбаргера).
3)Получены данные химического анализа как для сырья, так и для полученных образцов, что позволяет говорить о степени очистки и судить о примесях которые определяют происходящие процессы и механизмы рассеяния в полупроводнике.
4) Необходимое дробление материла можно осуществлять разными методами, но неизбежно одно, что при использовании, скажем стального молотка, в образце растет концентрация Fe. В связи с этим, для дробления был использован молибденовая насадка для пресса, молибдена мало в исходном материале, то есть его появление можно обосновать используемой в технологическом процессе насадкой.
5) Очистка кремния методом вакуумной сублимации. В атмосфере 10-3 Тор осуществляется нагрев в ростовой печи происходит испарение примесей t плав. которых меньше t плав. кремния. @ 1450[В.В.U1] °С. Дальше доводят температуру в печи до температуры плавления и выдерживают некоторое время для испарения более тугоплавких примесей. Затем температуру поднимают на отметку 50-70°С выше температуры плавления для испарения еще более тугоплавких примесей и выдерживают в этом режиме некоторое время. Скорость роста при этом лежит около 0.8 см/час.
Рис.1
После роста, получаем кремний, который имеет области монокристалличности схематично изображенные на рис.1. Это так называемый, столбчатый мультикремний.
2. Электрофизические параметры и зависимость их от технологий производства.
Электрофизические параметры образцов приведены в таблице 1.
N
Тип
провод.
r
Ом× см
s
Ом-1 × см-1
R
см3
к
n
см-3
m
см3
в× с
d
см
7-1
N
0.145
6.850
58.140
1.17*1017
355.04
0.20
7-2
N
0.077
13.04
50.250
1.24*1017
655.26
0.19
8-1
N
5.260
0.190
566.60
1.10*1016
107.65
0.20
8-2
N
1.205
0.830
27.320
2.28*1017
22.680
0.20
9-1
