Хімія, фізика та технологія поверхні, 2017, 8 (3), 322-332.

Ефективний час життя неосновних носіїв заряду і стаціонарний розподіл надлишкових неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.03.322

V. F. Onyshchenko, L. A. Karachevtseva

Анотація


Отримано простий вираз, що визначає ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії з періодичним розташуванням нескінченно довгих макропор в залежності від об'ємного часу життя, швидкості поверхневої рекомбінації неосновних носіїв заряду, радіуса пор і відстані між центрами макропор. Цей вираз може бути застосовано також до макропористого кремнію з випадково розподіленими порами шляхом заміни радіуса пор і відстані між центрами макропор їх середніми значеннями. Для запропонованої нами аналітичної моделі розраховано стаціонарний розподіл надлишкових неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії. Розрахунок виконано для випадку, коли як зовнішня поверхня макропористого кремнію, так і дно пор освітлюються світлом. Виявлено два піки в стаціонарному розподілі надлишкових неосновних носіїв в макропористому кремнії поблизу поверхонь, освітлених світлом з довжиною хвилі 0.95 мкм. У той же час, якщо макропористий кремній освітлювався світлом з довжиною хвилі 1.05 мкм ми спостерігали тільки один максимум в функції розподілу надлишкових неосновних носіїв заряду, незважаючи на те, що дно пор також освітлювалось світлом. Показано, що розподіл надлишкових неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії з наскрізними порами аналогічний до розподілу в монокристалічному кремнії. Але в цьому випадку ефективний час життя неосновних носіїв заряду в ефективному середовищі макропористого кремнію, яке включає кремній та поверхню пор, відповідає об'ємному часу життя неосновних носіїв заряду в монокристалічному кремнії.

Ключові слова


фективний час життя неосновних носіїв заряду; розподіл надлишкових неосновних носіїв заряду; макропористий кремній

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Birner A., Wehrspohn R.B., Gösele U.M., Busch K. Silicon-based photonic crystals. Adv. Mater. 2001. 13(6): 377. https://doi.org/10.1002/1521-4095(200103)13:6<377::AID-ADMA377>3.0.CO;2-X

2. Karachevtseva L.A. Two-dimensional photonic crystals as perspective materials of modern nanoelectronics. Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. 2004. 7(4): 430.

3. Glushko A., Karachevtseva L. Photonic band structure of oxidized macroporous silicon. Opto-Electron. Rev. 2006. 14(3): 201. https://doi.org/10.2478/s11772-006-0026-9

4. Glushko A., Karachevtseva L. PBG propertiesof three-component 2D photoniccrystals. Photonics and Nanostructures. 2006. 4(3): 141. https://doi.org/10.1016/j.photonics.2006.02.003

5. Onyshchenko V.F., Karachevtseva L.A. Conductivity and photoconductivity of two-dimensionalmacroporous silicon structures. Ukr. J. Phys. 2013. 58(9): 846. https://doi.org/10.15407/ujpe58.09.0846

6. Karachevtseva L.A., Kartel M.T., Konin K.P., Lytvynenko O.O., Onyshchenko V.F., Bo Wang Light emitting "polymer-nanoparticles" coatings on macroporous silicon substrates. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2017. 8(1): 18. https://doi.org/10.15407/hftp08.01.018

7. Karachevtseva L.A., Kartel M.T., Lytvynenko O.O., Onyshchenko V.F., Parshyn K.A., Stronska O.J. Polymer-nanoparticle coatings on macroporous silicon matrix. Adv. Mater. Lett. 2017. 8(4): 336. https://doi.org/10.5185/amlett.2017.1412

8. Karachevtseva L., Onyshchenko V., Sachenko A. Photocarrier transport in 2Dmacroporous silicon structures. Opto-Electron. Rev. 2010. 18(4): 394. https://doi.org/10.2478/s11772-010-0042-7

9. Onyshchenko V.F., Sachenko A.V., Karachevtseva L.A. Anomalous-sign photo-emf in macroporous silicon at photon energies comparable to that of indirect band-to-band transition. Ukr. J. Phys. 2009. 54(12): 1212.

10. Karachevtseva L., Karas M., Onishchenko V., Sizov F. Surface polaritons in 2D macroporous silicon structures. Int. J. Nanotechnology. 2006. 3(1): 76. https://doi.org/10.1504/IJNT.2006.008722

11. Karachevtseva L.A., Onyshchenko V.F., Sachenko A.V. Kinetics of photoconductivity inmacroporous silicon structures. Ukr. J. Phys. 2008. 53(9): 874.

12. Barillaro G., Bruschi P., Pieri F., Strambini L.M. CMOS-compatible fabrication of porous silicon gas sensors and their readout electronics on the same chip. Phys. Status. Sol. A. 2007. 204(5): 1423.

13. Barillaro G., Strambini L.M. An integrated CMOS sensing chip for NO2 detection. Sens. Actuators, B. 2008. 134(2): 585. https://doi.org/10.1016/j.snb.2008.05.044

14. Ernst M., Brendel R., Ferre R. Thin macroporous silicon heterojunction solar cells. Phys. Status Sol. RRL. 2012. 6(5): 187. https://doi.org/10.1002/pssr.201206113

15. Ernst M., Brendel R. Macroporous silicon solar cells with an epitaxial emitter. IEEE Journal of Photovoltaics. 2013. 3(2): 723. https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2013.2247094

16. Ernst M., Brendel R. Lambertian light trapping in thin crystalline macroporous Si layers. Phys. Status. Sol. RRL. 2014.8(3): 235.

17. Brendel R., Ernst M. Macroporous Si as an absorber for thin-film solar cells. Phys. Status. Sol. RRL. 2010. 4(1–2): 40. https://doi.org/10.1002/pssr.200903372

18. Maiolo J.R., Atwater H.A., Lewis N.S. Macroporous silicon as a model for silicon wire array solar cells. J. Phys. Chem. C. 2008. 112(15): 6194. https://doi.org/10.1021/jp711340b

19. Ernst M., Brendel R. Modeling effective carrier lifetimes of passivatedmacroporous silicon layers. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2011. 95(4): 1197. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.01.017




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.03.322

Copyright (©) 2017 V. F. Onyshchenko, L. A. Karachevtseva