Фотоэлементы на основе кремния с бинарными соединениями Ge_xSi_1-x

Зикриллаев Н.Ф., Зикриллаев Х.Ф., Уракова Ф.Э., Кушиев Г.А., Саитов Э.Б., Шукурова Д.М., Ибрагимова Б.Х.

Abstract

УДК 621.315.592

Приведены результаты исследования фотоэлектрических свойств кремния с бинарными соединениями Ge_xSi_1-x. Определены термодинамические условия (Т = 1100÷1250 °С и t = 5÷20 ч) и технологические режимы низкотемпературной двухэтапной диффузии примесных атомов германия, которые позволили получить материал с бинарными соединениями Ge_xSi_1-x на поверхности и в приповерхностном слое кремния с заданными электрофизическими параметрами. Из результатов исследования концентрационного распределения образованных бинарных соединений Ge_xSi_1-x в кремнии установлено, что на поверхности формируются соединения с максимальной концентрацией и с углублением в объем кремния их концентрация уменьшается. Установлено, что образованные соединения Ge_xSi_1-x в кремнии приводят к изменению ширины запрещенной зоны исходного материала. Показано, что изменение ширины запрещенной зоны исходного кремния за счет образования бинарных соединений Ge_xSi_1-x изменяет один из фундаментальных параметров материала, который, в свою очередь, приводит к расширению спектральной области чувствительности, что характерно при разработке эффективных фотоэлементов с широким диапазоном поглощения солнечного излучения.

Ключевые слова: германий, кремний, соединение, диффузия, проводимость, концентрация, технология.

In this paper, the results of the study of photoelectric properties of silicon with binary compounds Ge_xSi_1-x are presented. The selection of the impurity atom of germanium for introduction into silicon was justified by the fact that those impurities have unlimited solubility and, depending on the technological modes of diffusion, can be located in the nodes or between the nodes of the crystal lattice of silicon. A high solubility of germanium atoms in silicon allows the formation of GexSi1-x compounds on the surface and near the surface of silicon. To obtain silicon doped with impurity atoms of germanium, the original monocrystalline silicon of the KEF-100 brand was used. Doping of impurity atoms of germanium into silicon was carried out according to the developed low-temperature two-stage diffusion technology. The results of the studies allowed to determine the thermodynamic conditions (Т = 1100÷1250°С and t = 5÷20 h) and technological modes of low-temperature two-stage diffusion of impurity atoms of germanium, which made it possible to obtain a material with binary compounds Ge_xSi_1-x on the surface and near-surface of silicon with given electrophysical parameters. From the results of the study of the concentration distribution of the formed binary compounds Ge_xSi_1-x in silicon, it was established that compounds with the maximum concentration were formed on the surface, and their concentration decreased with depth into the volume of silicon. From the spectrum of the X-ray energy dispersive microanalysis, it was established that the compounds Ge_xSi_1-x formed in silicon lead to a change in the forbidden zone width of the original material. It is shown that the change in the forbidden zone width of the original silicon due to the formation of binary compounds Ge_xSi_1-x changes one of the fundamental parameters of the material, which, in turn, leads to an expansion of the spectral region of sensitivity, which is typical in the development of efficient photocells with a wide range of solar radiation absorption.

Keywords: germanium, silicon, compound, diffusion, conductivity, concentration, technology.

Download full-text PDF. 12 downloads

Menu

Vol. 60 (2024), Issue 6, p. 32-38

Фотоэлементы на основе кремния с бинарными соединениями GexSi1-x

Abstract

Фотоэлементы на основе кремния с бинарными соединениями Ge_xSi_1-x