journal-opt - abstr268-272

https://doi.org/10.15407/jopt.2018.53.268

Optoelectron. Semicond. Tech. 53, 268-272 (2018)

N.I. Karas, V.F. Onyshchenko

MONOPOLAR PHOTOCONDUCTIVITY OF THE INVERSION LAYER AND “SLOW”-SURFACE LEVELS IN THE STRUCTURES OF MACROPOROUS AND MONOCRYSTALLINE SILICON IN CONDITIONS OF STRONG SURFACE LIGHTNING

The surface photoconductivity in the structures of macroporous and monocrystalline silicon has been studied with an absorption coefficient in the range of 200 - 104 cm – 1. At the same time, positive and negative photoconductivity was observed. The starting material consisted of n-type silicon with [100] orientation and 4.5 Ohm cm resistivity. Macropores with diameter Dp=2 μm, depth hp= 60 μm and period a= 4 μm were formed by electrochemical etching. It was found that when light is absorbed with a wavelength of 0.52 μm, a “slow” negative photoconductivity is observed on the thickness of the space charge region of 1 μm. When light is absorbed with a wavelength of 0.935 and 0.62 μm at a depth of 50 and 2.5 μm, respectively, positive photoconductivity is observed. The cause of negative photoconductivity is capture on the “slow” surface levels of the majority charge carriers, positive surface photoconductivity is manifested when capture of minority charge carriers. On the basis of the measured negative photoconductivity, the photoconductivity of the inversion layer was calculated, and from it the estimated values of the concentration of “slow” surface levels were obtained both in the macroporous structure (N> 1013 cm – 2) and in monocrystalline silicon (N <1013 cm – 2). It is shown that the ratio of negative photoconductivity in the structure of macroporous and monocrystalline silicon almost coincides with the ratio of illuminated areas of the structure of macroporous and monocrystalline silicon (27 and 25, respectively), which confirms the purely surface nature of negative photoconductivity under conditions of strong surface absorption of light.

Keywords: "slow" monopolar surface negative photoconductivity, concentration of "slow" surface levels, inversion layer.

PDF

References

1. Karas N.I., Parshin K.A. Effekt lokalizacii fotoprovodimosti v strukturah makroporistogo kremniya. Himiya, fizika ta tehnologiya poverhni. 2016. 7, №2. S. 246-250. (in Ukrainian)

https://doi.org/10.15407/hftp07.02.246

2. Konin K.P., Goltvyansky Yu.V., Karachevtseva L.A., Karas M.I., Morozovs'ka D.V. Photoconductivity of macroporous and nonporous silicon with ultra thin oxide layers. J. Electron. Mater. 2018. 47. Р. 5105-5108.

https://doi.org/10.1007/s11664-018-6415-2

3. Karas N.I., Onishenko V.F., Kalustova D.A., Kornaga V.I. "Medlennye" poverhnostnye urovni i relaksaciya fotoprovodimosti v strukturah makroporistogo kremniya v fioletovoj oblasti opticheskogo spektra. Optoelektronika i poluprovodnikovaya tehnika. 2017. Vyp. 52. S. 135-140. in Russian) https://doi.org/10.15407/jopt.2017.52.135

https://doi.org/10.15407/jopt.2017.52.135

4. Karas N.I. Otricatelnaya fotoprovodimost v strukturah makroporistogo kremniya. Novi tehnologiyi. 2010. №1. S. 118-123. (in Russian)

5. Belous A.I., Soloduha V.A., Shvedov S.V. Kosmicheskaya elektronika. V 2-h kn. Kniga 2, S. 724. M.: Tehnosfera, 2015. (in Russian)

6. Gorshkov A.P., Tihov S.V. Fizika poverhnosti poluprovodnikov: Uchebnoe posobie. - Nizhnij Novgorod: Nizhegorodskij gosuniversitet, 2013. (in Russian)

7. Green M.A. High Efficiency Silicon Solar Cells. Trans Tech Publ., Switzerland, 1987.

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/RC.10

8. Lyashenko V.I., Litovchenko V.G., Stepko I.I., Striha V.I., Lyashenko L.V. Elektronnye yavleniya na poverhnosti poluprovodnikov. K.: Naukova dumka, 1968. (in Russian)

9. Litovchenko V.G., Gorban A.P. i Kovbasyuk V.P. Issledovanie effekta prilipaniya fotonositelej toka na poverhnosti kremniya. FTT. 1965. 7, №2. S. 565-572. (in Russian)

10. Sachenko A.V., Snitko O.V. Fotoeffekty v pripoverhnostnyh sloyah poluprovodnikov. K.: Naukova dumka, 1984. (in Russian)

11. Litovchenko V.G., Lyashenko V.I. Prilipanie neravnovesnyh nositelej toka na poverhnosti germaniya. FTT. 1962. 4, №8. S. 1985-1993. (in Russian)

12. Kuchis E.V. Galvanomagnitnye effekty i metody ih issledovaniya. M.: Radio i svyaz, 1990. (in Russian)

Н.И. Карась, В.Ф. Онищенко

МОНОПОЛЯРНАЯ ФОТОПРОВОДИМОСТЬ ИНВЕРСИОННОГО СЛОЯ И “МЕДЛЕННЫЕ” ПОВЕРХНОСТНЫЕ УРОВНИ В СТРУКТУРАХ МАКРОПОРИСТОГО И МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ В УСЛОВИЯХ СИЛЬНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА

Исследована поверхностная фотопроводимость в структурах макропористого и монокристаллического кремния при коэффициенте поглощения в диапазоне 200 - 104 см-1. При этом наблюдалась положительная и отрицательная фотопроводимость. Исходным материалом для формирования структур макропористого кремния был кремний n-типа с ориентацией [100] и удельным сопротивлением 4,5 Ом см. С помощью электрохимического травления образовывались макропоры с диаметром Dp = 2 мкм, глубиной hp = 60 мкм и периодом a = 4 мкм . Установлено, при поглощении света с длиной волны 0,52 мкм на толщине области пространственного заряда в 1 мкм наблюдается "медленная" отрицательная фотопроводимость. При поглощении света с длиной волны 0,935 и 0,62 мкм на глубине 50 и 2,5 мкм соответственно наблюдается положительная фотопроводимость. Причиной негативной фотопроводимости является прилипания на "медленных" поверхностных уровнях основных носителей заряда, положительная поверхностная фотопроводимость проявляется при прилипании неосновных носителей заряда. На основании измеренной негативной фотопроводимости была рассчитана фотопроводимость инверсийного слоя и из нее получено оценочные значения концентрации "медленных" поверхностных уровней как в структуре макропористого (N> 1013 см-2), так и в монокристаллического кремния (N <1013 см-2). Показано, что отношение отрицательных значений фотопроводимости в структуре макропористого кремния и в монокристаллическом кремнии практически совпадают с отношением освещаемых площадей структуры макропористого (с учетом площади поверхности макропор) и монокристаллического кремния (27 и 25 соответственно), что подтверждает чисто поверхностную природу негативной фотопроводимости в условиях сильного поверхностного поглощения света.

Ключевые слова: "медленная" монополярная поверхностная отрицательная фотопроводимость, концентрация "медленных" поверхностных уровней, инверсионный слой.

Back / Повернутися