Исследование взаимосвязи электрофизических параметров кремния полученного методом карботермического восстановления от технологии его получения (стр. 1 из 3)

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	N	0.470	2.320	25.600	2.44*10¹⁷	59.400	0.18
9-2	N	1.588	0.630	26.325	2.37*10¹⁷	16.580	0.28
10-1	N	1.240	0.800	13.050	4.79*10¹⁷	10.450	0.17
10-2	N	0.670	1.490	31.410	1.99*10¹⁷	46.700	0.20
10-3	P	1.920	0.520	17.360	3.60*10¹⁷	10.450	0.17
11-1	P	1.390	0.735	31.000	2.00*10¹⁷	22.300	0.30
11-2	P	0.670	1.500	22.300	2.80*10¹⁷	33.800	0.29
13-1*	P	0.274	3.650	13.890	4.50*10¹⁷	51.000	0.20
13-2*	P	0.255	3.920	25.000	2.50*10¹⁷	98.000	0.17
14-1	P	0.192	5.200	9.8750	6.30*10¹⁷	51.350	0.14
14-2	P	0.165	6.060	6.3900	9.78*10¹⁷	38.720	0.16
15-1	P	0.181	5.525	4.5400	1.38*10¹⁸	25.080	0.15
15-2	P	0.260	3.846	4.6800	1.34*10¹⁸	18.000	0.12
16-1*	P	0.094	10.70	6.2000	1.00*10¹⁸	66.340	0.26
16-2*	P	0.104	9.590	7.4500	8.39*10¹⁷	71.440	0.24
21-1*	P	0.094	10.64	8.4700	7.38*10¹⁷	90.100	0.20
21-2*	P	0.089	11.24	8.8100	7.10*10¹⁷	99.000	0.20
21-4*	P	0.093	10.72	8.1300	7.69*10¹⁷	87.200	0.20

Таблица 1 *-образец перекристаллизован два раза