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 卷 第 期 固 体 电子 学 研 究 与 进 展 年 月 暑 州 。 无接触法测量多晶硅材料的少子扩散长度 褚幼令 王宗欣 （旦 学 电 复 大 亘 辱 孚 丽 海， ） 年 月 日 收 到 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

2、试 区域 是一个 直径 为的 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 薄片材 料少 子扩 散长度 的测 量和计 算 。 关键调 昌硅 多 ，一 扩 散长 度 一 少 数赣 澶子 微波 光 电导 谱 一 无接 触 ， （ ， 鼢 ， ） ： （ ） ： ， ， ， ， ， 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

3、 味着 在 电池 内部 深 处 产 生 的载 流子 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 的效率 ， 了控制 它 的杂 质含 量以外 ， 应控制 它的 晶粒 大 而 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

4、 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 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 取 然 从 差较大 ， 因此 ， 对 多 晶 硅 （ 类似 的 样 品 ， 等 ） 导 了 另 一 种 计 算

5、 方 法 。 针 及 如 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 的 圆 斑 ， 品 又可 以在 测 试 台 上 自由 因 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 的多晶硅片 ， 图 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

6、， 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 （） 足 一 维 稳 态 扩散 方程 ； 满 （ ， ） 一 生 生 ；一 叼（ 一 ， （） ） 其 中 是 入 射 光 强 ， 量 子 效 率 ， 样 品 表 日是 是 面 的 光 反 射 系 数 ， 少 子 扩 散 系 数 ， 少 是 是 图 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 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 于 ， 一 ） ， 。黜 。 ）一 ，

7、 一 一 （ ） （） “ 筹 一 一 蒋 尚 ： 丽 百下 二 ：二 ± 【 ：！ 坐 竺百下宝 二！ ） 【 二二 ： 一 枷 期 褚幼 令等 ：无接 触法测 量 多晶硅 材料 的少于 扩散 长度 一 （ ， （ ， （ 一 ） 一 ） 一 ） 害 一一 一 一 （ ） 若 在 所 取 的 光 波 长 范 围 内 ， 足 又 因 为 有 ， 时 （）式 可 写 为 满 一 ， 此 一 ） （ 而 （ ） 在图 的结 构 中 ， 证 明样 品在 受到 光 照 后 微 波 传输 系数 的变 化 可 正 比于 由光 照 产 生 的 少 数 载流 子 总 数 即 所 以 却 一 （ ）

8、， （ ） 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 则 参 数 ， 近 似 为 常 数 ， （ ） 又可 改 写 为 可 而 式 一 万 ， 及 ， 是 由 （ ） ， 于 式 一 一 干 丁 干 一 ） 干 干 ！ （ ） （ ） （ ） 若 ，及 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 ， ） 一 一 ， ， 令 一面 瓦 则 由（ ） （ ） ， 式代 入 （ 式 ， ） 可解得 一 导 可 鲁啬未 一 儿 ， 生 再 令 可得 解

9、 墨一 ÷ 丁 ÷专盟 一 蔫 芒 因 此 可 以 用 （ ， ） 直 接 从 多 晶硅 的微 波 光 电导 谱 中解 出 它 的 少 于 扩 散 长 度 和 它 的 表 ） （ 式 ， 面 复 合 速 度 。 可 以利 用 （ ） 也 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 和 它 的表 面 复 合 速 度 ， 。 三、 实验 及 计算 结果 由实验测得的各块样 品的 作 图 ， 后在图 中的 曲线 中取三点 （ 们应满 足 然 它 ， 由（ 式 算得 样 品 的 少 于 扩 散 长 度 ， 晶 硅

10、 样 品 ， ）再 ） ，如 多 实验 测 试 结 果 如 图 所 示 。 图 从 中取 三 点 由表 所示 。 中硅 的 光 吸 收 系 数 与 光 波 长 的 关 系 为 【 其 一 一 （ 一 ） 一 由表 用 （ 式 可 算得 品 的少 于 扩 散长 度 和表 面 复 合 速 度 分 别 为 利 ） 样 ， ， 一 × 同样 对 样 品进 行 测 量 ， 结 果 如 图 示 。 图 其 所 从 中取 三 点 ， 由表 示由表 利 用 （ 所 ， ） 式算得 品的少于扩散长度 为 样 一 ， 岬 固 体 电 子 学 研 究 与 进 展 卷 一 一 图 晶硅样 品的微 波光 电导谱 多 表 品 样 （皿 ） 如 图 多 晶硅 样品 的微波 光 电导 谱 寰 样品 （ 皿 ） （ ） 一） （皿 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 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