少子寿命测试原理.pptVIP

体少子寿命越大，表面复合速率越大，偏差越大。 厚度越薄，偏差越大 当表面状态一定时，体少子寿命降低，有效少子寿命也降低。 铸造多晶硅锭中，从底部到头部，从边缘到中心，氧浓度逐渐降低。虽然低于溶解度的间隙氧并不显电学活性，但是当间隙氧的浓度高于其溶解度时，就会有热施主、新施主和氧沉淀生成，进一步产生位错、层错，从而成为少数载流子的复合中心 杂质 铁由于具有较大的固相扩散系数和扩散速度另一方面铁的分凝系数较小，在结晶的过程中，铁原子不断地向硅锭顶部聚集，从而也导致顶部铁浓度较高，铁的分布呈现两端浓度较大，中间部分浓度较小且分布均匀的特点。 所以铸造多晶硅硅锭两端分别存在着一个低寿命区域。 晶界存在着一系列界面状态，有界面势垒，存在悬挂键，故晶界本身就有电学活性，而当杂质偏聚或沉淀于此时，它的电学活性会进一步增强，而成为少数载流子的复合中心。但共同的看法都是杂质都很容易在晶界处偏聚或沉淀 晶界 在多晶硅铸造过程中，由于热应力的作用会导致位错的产生。另外，各种沉淀的生成，及由于晶格尺寸的不匹配也会导致位错的产生。这些位错本身就具有悬挂键，存在电学活性，降低少数载流子的寿命而且金属在此极易偏聚，对少数载流子的降低就更加严重。 位错 少子寿命原理及其影响因素 1. 半导体简介 2. 非平衡载流子及少子寿命 3. 少子寿命影响因素 1. 半导体 (Semiconductor) 硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等 导电性介于导体和绝缘体之间(10-4 ~ 1010 Ω?cm) 硅(Silicon) 金刚石结构，每个硅原子与四个硅原子相邻，形成正四面体结构 相邻原子之间共用电子对形成共价键 能带(energy band) 导带、价带、禁带宽度 载流子：电子(自由电子、electron)、空穴(hole) 电子 空穴 EC EV 1.12 eV 电子带负电 空穴带正电 掺杂 为得到一定的载流子浓度而掺入电活性的杂质。 通常P型掺杂掺B； N型掺杂掺P。 EC EV ED EC EV EA P型掺杂(III族)：B、Al、Ga、In N型掺杂(V族)：P、As、Sb 均为浅能级杂质 常温下，非重掺，P型硅的空穴浓度等于P型掺杂剂浓度；N型硅的电子浓度等于N型掺杂剂浓度。 P型硅的载流子绝大部分为空穴。空穴为多数载流子(majority carrier)，简称多子；电子为少数载流子(minority carrier)，简称少子。 N型硅的载流子绝大部分为电子。电子为多子，空穴为少子。 3. 非平衡载流子 平衡状态下，电子空穴对的产生和复合率相等。电子和空穴浓度n、p不变。 复合 EV 产生 EC 受外界因素(光照、载流子注入等)影响比平衡状态下多出来的载流子。 EC EV hν 非平衡载流子浓度为Δn、Δp。 Δn = Δp 在光激发下，一开始载流子产生率G大于复合率R，导致载流子增加。到稳态时G = R，此时载流子浓度趋于稳定。 电子和空穴浓度： n = n0 + Δn；p = p0 + Δp n0 、p0分别为平衡时电子和空穴的浓度。 当光激发撤销时，一开始产生率小于复合速率，导致Δn、Δp不断衰减，最后当恢复到平衡状态时Δn = Δp = 0；G = R。 在这过程中，净的复合率U = R – G 此过程即称为非平衡载流子的复合(recombination)过程。 若定义非平衡载流子单位时间的复合概率为1/τ，则 非平衡载流子呈指数衰减 τ为载流子的复合寿命 τ的物理意义：非平衡载流子的平均生存时间。 τ越大，载流子复合能力愈弱。衰减得越慢； τ越小，衰减得越快。 因为非平衡载流子对少子浓度影响极大，所以称为少子寿命 少子寿命一般指少子复合寿命。 影响少子寿命因素很多，影响机制极复杂。 少子寿命的作用 太阳能电池光电流是光激发产生非平衡载流子，并在pn结作用下流动产生的。 载流子的复合会使光电流减少。少子寿命越小光电流越小。 同时少子寿命减小，增加漏电流使开路电压减小。 总之，少子寿命越小，电池效率越低。 4. 少子寿命影响因素 金属杂质 缺陷（晶界及位错） 电阻率、温度、硅片厚度等 实际测量得到的是体复合和表面复合共同作用的少子寿命 1. 本征复合(直接复合) 辐射复合：电子和空穴直接复合，辐射出光子。 Auger复合：电子和空穴直接复合，激发另一电子和空穴。 体复合机制 在硅中低注入水平下并非主要复合过程 2. 间接复合： 通过复合中心复合。 复合中心为深能级杂质。 为硅中的主要复合形式。 1. 电子的发射 2. 电子的俘获 3. 空穴的俘获 4. 空穴的发射 SRH(Shoc