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利用碘酒钝化测量晶体硅少子寿命

2013-7-1 17:51| 发布者: echo| 查看: 4163| 评论: 0|原作者: 陈静伟|来自: 中国光伏测试网

摘要: 摘要:利用微波光电电导衰减法(μPCD)测量晶体硅的有效少子寿命τeff,采用不同浓度(0.04mol/L~0.4mol/L)的碘酒溶液分别对n型CZ硅片和P型CZ硅片进行钝化,结果表明:碘酒溶液浓度在0.08mol/l~0.16mol/L时,对硅 ...

      图1给出了n型硅片和p型硅片有效少子寿命随不同摩尔浓度碘酒的变化规律,在开始有效寿命随碘酒浓度变大而升高,达到最大值后随碘酒浓度增加而下降,在碘酒浓度为0.08mol/L时,测得有效少子寿命τeff最高,n型硅片为973.71μs,p型硅片为362.6μs。利用公式(1),假定硅片的体少子寿命τb无穷大,式中1/τb可以忽略,在已知硅片厚度的情况下,可以求出表面复合速率S,如图2所示。p型和n型硅片的最低表面复合速率分别为Sp=24.82cm/s和Sn=9.25cm/s。

    硅片表面的大量悬挂键与碘原子结合,以Si-I键形成存在,反应式如下:

      其中I是碘原子,Si硅片表面的悬挂键≡Si●与I结合形成Si-I键,大大降低了悬挂键密度。

      可由公式(4)计算段话后的表面复合中心密度Ns,其中σ为载流子俘获截面:σ≈5*10-17cm2;νth为载流子热运动速度:νth=1.17*107cm/s。未经钝化的硅片表面悬挂键密度Ns为1.3*1015cm-2,从而估算出n型硅片经碘酒钝化后表面复合中心密度Ns≈10的九次方cm-2;p型硅片经碘酒段话后表面复合中心密度Ns≈10的十次方cm-2.

       但实际测得的有效少子寿命τeff与实际硅片的体少子寿命τb还是有一定差距,硅片的体少子寿命τb不可能是无穷大,计算出的表面复合速率S要比实际的大。可以通过测量不同厚度硅片d的有效少子寿命τeff,结合公式(1)来计算出τb和S。

    图3和图4分别是p型和n型硅片1/τeff随1/d变化规律。通过线性拟合,可以求出1/τb和2S。n型硅片的τb和S分别是1216μs和5.2cm/s;P型硅片的τb和S分别是582μs和15.8cm/s。

    图5是n型硅片在0.08mol/L浓度的碘酒钝化下,随时间的变化规律,可以看出碘酒钝化后直接最高,少子寿命接近1ms,随时间增加衰减很快,在30分钟时已经降低到不到800μs。所以,碘酒钝化后少子寿命的测量要在短时间内尽快完成,时间越长测量值就越低,偏离体寿命越多。

4、结论

      本文采用不同浓度的碘酒溶液对硅片进行钝化,利用微波光电导衰减法(μPCD)测量了晶体硅的有效少子寿命τeff,碘酒溶液浓度在0.08mol/L时,对硅片钝化最为有效,测量有效少子寿命τeff最高,n型CZ硅片为973.71μs,p型CZ硅片为362.6μs;并研究了碘酒钝化随时间的衰减规律。另外,通过对不同厚度硅片有效少子寿命τeff的测量,理论计算出了n型硅片的τb和S分别是1216μs和5.2cm/s;p型硅片的τb和S分别是582μs和15.8cm/s。

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