@无接触法测量多晶硅材料的少子扩散长度

1、本文由m08p7bfxky贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机 查看。第1卷2第4期固体电子学研究与进展REESARCH&PROGRESOFSESSVoI2.No.4.1i992年1月1Nov.1992暑l州。无接触法测量多晶硅材料的少子扩散长度3b3褚幼令王宗欣(旦学j电复大亘辱 孚丽海,03240319年1月2日收到9121提蔓用微波光电导谱仪无接触、破坏性地测量了多晶硅的微波光电导 谱,非推导了由光电导谱计算多晶硅样品的步子扩散长度和表面复合速度的计算方法 ,由此算得了样品的步子扩散长并度和表面复台速度。测试区域 是一个直径为3mm的

2、圆斑。是一种简便而又准确的测试方法。这 这样的方法还适用于Gas薄片材料少子扩散长度的测量和计算。 A关键调t昌硅多,一扩散长度一I少数赣澶子I微波光电导谱一无接触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半导体太阳能电池的换能效率、半导体探涮器的探测率以及发光管的发 光效率都和材料的少子扩散长度有关。论和实践表明,阳能电 池的短路电流密度与步子扩散长度有关。理太过短的少子扩散长度意味着在电池内部深处产生的载流子

5、对 在到达结之前已被复合,以结深所受到少子扩散长度的制约 。太薄的样品又使硅对红光波长的吸收变差。以,提高太 阳能但所为电池的换能效率,材料中的少子扩散长度是一个重要参数。由于多 晶硅是一种制造太阳能电池的廉价材料,要保证有大于l的效率,了 控制它的杂质含量以外,应控制它的晶粒大而O除还小,为过 小的晶粒使单位面积硅片中总的晶粒边界加长,而使光生载 流子在边界处的复合因从增加,导致换能效率的降低。以,所 少子扩散长度也是衡量多晶硅制造工艺质量的一个重要参-罾辜白拣科学基金资助项目。固体电子学研究与进展l2卷数。本工作用微波光电导谱仪无接触测试了多晶硅的微波光电导谱。由于多 晶硅的少子扩散长度比

6、单晶硅要短得多,文献谱的峰值位 置,后,图表中求少子扩散长度的方法误用1取然从差较 大,因此,对多晶硅(类似的样品,GA等导了另一种计 算方法。针及如as推实验及计算结果表明,这种方法比较合 理。由于采用了无接触法,样品的表面质量无要求,又对因此,测量 在前对表面不必进行特定处理测试面积仅是直径31r的 圆斑,品又可以在测试台上自由因IiTE样移动,因此,本方法可以测量同一样品上各区域少子扩散长度的差异 。二、测试方法若样品是n的多晶硅片,图1型如所示,当它受到一束单色光和微波 同时照射时,样品内在都由于吸收了光子能量而产生新的电子一穴对,达到动 态平衡后,品内部的非平衡载流空在样子浓度分布却

7、( 足一维稳态扩散方程;满(DdAz,2一生生;一叼(一r,-(1t1iebtt-i=其中I是入射光强,量子效率,样品表o日是是面的 光反射系数,-少子扩散系数,b少D是"是r图1微波光电导测试系统工作框图子体寿命,是相应波长的单色光在样品中的a吸收系数。多晶 硅而言,对由于它们的少子扩散长度比样品厚度小得多,是有 eWa1于-/,FDL一,。黜。一c-l+e,+pe一e一(2(3“l筹一一蒋l尚j:丽l百下二:二±【J:!坐竺百下宝=二!【e二二:一f枷z4期褚幼令等:无接触法测量多晶硅材料的少于扩散长度一C(,1c(,1(一1e一ze一害e1 一一一一(4若在所取的光波

8、长范围内,足e1又因为有w e,时(式可写为满一,/r此4一a1(-p8而LAD_a(5在图1的结构中,证明样品在受到光照后微波传输系数的变 化A可正比于由光照产生的少数载流子总数A即所以Ac却Tc一1L(aAS-aD,(6由于在所取的光波长范围内,近似不变,在各种光波 长时又保持它们的光强,也相等,若o则参数A,近 似为常数,(又可改写为B可而6式一万+,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是分别对应于三个光波长的传输系数变 化量,它们对应的光吸收系数分别为'BSL,+sL+一ATa一,BSL,令M一面I瓦2A=AT-T则由(8

9、,9式代入(0式,1可解得一导=可鲁啬未一儿,J-生再令可得解墨一÷丁÷专盟s一蔫芒因此可以用(1,1直接从多晶硅的微波光电导谱中解 出它的少于扩散长度L和它的表1(2式,面复合速 度。可以利用(也7式对测量得到的多晶硅微渡光电导谱 通过曲线拟合解出它的少于扩散长度L和它的表面复合速度s,。三、实验及计算结果由实验测得的各块样品的A.T作图,后在图中的AA曲线 中取三点(们应满足然它1,由(1式算得样品的少于扩散长度L,l晶硅 样品,-再1,如多实验测试结果如图2所示。图2从中取三点由表l所示。中硅的光吸收系数n与光波长的关 系为【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品的少于扩散长度和表面复合速 度分别为利1样L,7m,141's一5×0m/同样对2样品进行测量,结果如图3示。图3其所从 中取三点,由表2示由表2利用(1所,1式算得2品的 少于扩散长度为样L一7.,27岬.固体电子学研究与进展l2卷一010Z.8tl.92L1I3o一 图2l晶硅样品的微波光电导谱多表11品样 (皿u12331.428.223.6O.90 O.870.8如图32多晶硅样品的微波光电导谱寰22样品 (皿u0.03250.Od520.0613(m1234u一(皿0025.30.050l0940.02.9428.027.009.006.802.8四、结论利用微波光电导谱测试系统可以无接触测试多晶硅薄片的少子扩散长 度。由于少子扩散长度比薄片厚度小得多,因此,算方法可以简化。 计这种测试方法重复性好,数据稳定,表面也不必进行特定的处理,因此,多晶硅的电学参数测试比较 有用。对由于GAas薄片样品的少子扩散长度更大大小于样品厚度,因此,上述计算方法也适用于由微波 光电导谱计算GA样品as的少子扩散长度。本工作中的多晶硅样品是由复旦大学材料科学系唐厚舜副