Курсовая: Исследование взаимосвязи электрофизических параметров кремния полученного методом карботермического восстановления от технологии его получения - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Исследование взаимосвязи электрофизических параметров кремния полученного методом карботермического восстановления от технологии его получения

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 436 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

13 Министерство общего и высшего об разования Российской Федерации Ирку тский Государственный Университет Физический факультет Кафедра электроники твердого тела Курсовая работа Исследование взаим освязи электрофизических параме т ров кремния полученного методом карботермического восстановления от технологии его пол учения. Работу вы полнил : студент группы 1431 Ширяев Дмитрий Анатольевич Научный руководитель : кандидат ф-м наук, доцент кафедры электроники твердого тела Синицкий Влади мир Васильевич Иркутск 1998г. Оглавление : Введение…… ………………………………………………… ..3 1 Технология получения столбчатого мультикре мния из кремния полученного методом карботерм ического восстановления……………………… .5 2 Электрофи зические параметры и зависимость их от те хнологий произво д ства…………………………………………………… .6 3 Диффузионная длина , фотопровод имость , время жизни………… ..7 3.1 Понятие времени жизни………………………………… ...8 3.2 Фотопроводимость……………………………………… ....9 3.3 Многозарядные ловушки в полупроводниках…… ….… ..11 4. Установка для измерения жизни неравновесных носителей з аряда в пол у проводниках…………………………… ……………… .13 Заключение…………………………………………………… .14 Использованные источники………………………………… ..15 Приложение…………………………………………………… 16 Введение. Технология получения чистого полупроводникого кремния на данный м о мент отработана достаточно хоро шо . Наиболее чистые материалы получают путем с интеза кремния в газовую фазу ( SiCl 3), последующую очистку и во с становления чистого кремния. Данный метод до статочно дорог для солнечной энергетики , так как в солне ч ных элементах , где основную стоимость составл яет именно используемый кремний и применение кремния восстановленного из газов ой фазы приведет к такой цене , что пре имущество солнечной (альтернативной ) энергетики пе ред традиционными источниками энергии , будет можно сказать с обратным зн а ком. В связи с эт им , рядо м научных и производственных объединений Ирку тской области ведутся работы по получению более дешевых технологий получения солнечного кремния . Технология предусматривает карботермиче ское восст а н овление из чистых природных кварцитов , имеющи хся в Приб айкалье , и п о следующую его очистку путем отмывания в различных кислотах и перекр и сталлиза цию при различных технологических параметрах. Возникает необходимость исследования дефектн ости структур , а также оде р жания в нем примесей и связи этих параметров с хар акт еристиками технол о гических процессов . В прошлой курсовой работе нами были поставлены и апробированы на пол у чаемых образцах методики , позволяющие получать информацию о т ипе п о лупров одника , его электропроводности , о концентрации носителей заряда и их под вижности . Для чего использовались две методики измерени я это : 1.Измерение удельной электропроводности четырехзондовым методом 2.Измерение ЭДС Холла . Полученные нами данные хорошо согласовались с табличными данными , что говорило о хороше й применимости данн ы х мет о дов контроля для предъявляемых требований . Прошлогодние результат ы г о ворили о следующих особенностях первых полученных образцов : низкая п о движность меньше на два порядка табличных данных , что приводило к выв о ду о высок ом содержании электронейтральной примесей. Институтом Геохимии СО РАН проводились работы по совершенствованию методик получени я чистого кремния , было использовано другое сырье , кот о рое синтезировалось в других условиях , очистка кремния методом рафинир о вания ; что позитивно о тразилось на данных полученных нами . Так же ими получены данные химического анали за исследуемых нами образцов. Задача настоящей курсовой работы , заключа лась в дальнейшем исследовании зависимости эл ектрофизических параметров кремния полученного м етодом карботермическог о восстановления и разработка методики , позволяющей п о лучать данные о кинетических процессах происходящих в исслед уемом кремнии. 1 . Технология получения столбчатого мул ьтикремния из кремния полученного методом кар ботермического во с становления . В это м году институтом Геохимии СО РАН проводились работы по сове р шенствов анию методик очистки кремния . Было использова но : 1)Другое сырье , синтезировалось в других условиях (Ирказ ), где установлена специализиро ванная печь для получения поликристаллического кре мния . 2)Институт применял метод рафин ирования (двойная перекристаллизация методом Сток баргера ). 3)Получены данные химического анализа ка к для сырья , так и для получе н ных образцов , что позволяет говорить о степени очистки и судить о примесях которые определ яют происходящие процессы и механизмы рассеяния в пол у про воднике . 4) Необходимое дробление материла можно о существлять разными метод а ми , но неизбежно одно , что при использовании , скажем стального молотка , в образце растет концентрация Fe . В связи с этим, для дробления был испол ь зован молибденовая насадка для пресса , молибдена мало в ис ходном матер и але , то есть его появление можно о босновать используемой в технологич е ском процессе на садкой. 5) Очистка кремния методом вакуумной субл имации . В атмосфере 10 -3 Тор осуществляется нагрев в ростовой печи происходит испарение примесей t плав . которых меньше t плав . кремния . 1450 С . Дальше доводят температ у ру в печи до температуры плавле ния и выдерживают некоторое время для и с парения бол ее тугоплавких примесей . Затем температуру по днимают на о т метку 50-70 С выше температуры плавления для испа рения еще более туг о плавких примесей и выдерж ива ют в этом режиме некоторое время . Скорость роста при этом лежит около 0.8 см /час. Рис .1 После роста , получаем кремний , который имеет области монокристалличн о сти схе матич но изображенные на рис .1. Это так называемы й , столбчатый мультикремний. 2. Электрофизические параметры и зависимость их от технологий производства. Электрофизические параметры образц ов приведены в таблице 1. N Тип провод. Ом см Ом -1 см -1 R см 3 к n см -3 см 3 в с d см 7-1 N 0.145 6.850 58.140 1.17 10 17 355.04 0.20 7-2 N 0.077 13.04 50.250 1.24 10 17 655.26 0.19 8-1 N 5.260 0.190 566.60 1.10 10 16 107.65 0.20 8-2 N 1.205 0.830 27.320 2.28 10 17 22.680 0.20 9-1 N 0.470 2.320 25.600 2.44 10 17 59.400 0.18 9-2 N 1.588 0.630 26.325 2.37 10 17 16.580 0.28 10-1 N 1.240 0.800 13.050 4.79 10 17 10.450 0.17 10-2 N 0.670 1.490 31.410 1.99 10 17 46.700 0.20 10-3 P 1.920 0.520 17.360 3.60 10 17 10.450 0.17 11-1 P 1.390 0.735 31.000 2.00 10 17 22.300 0.30 11-2 P 0.670 1.500 22.300 2.80 10 17 33.800 0.29 13-1* P 0.274 3.650 13.890 4.50 10 17 51.000 0.20 13-2* P 0.255 3.920 25.000 2.50 10 17 98.000 0.17 14-1 P 0.192 5.200 9.8750 6.30 10 17 51.350 0.14 14-2 P 0.165 6.060 6.3900 9.78 10 17 38.720 0.16 15-1 P 0.181 5.525 4.5400 1.38 10 18 25.080 0.15 15-2 P 0.260 3.846 4.6800 1.34 10 18 18.000 0.12 16-1* P 0.094 10.70 6.2000 1.00 10 18 66.340 0.26 16-2* P 0.104 9.590 7.4500 8.39 10 17 71.440 0.24 21-1* P 0.094 10.64 8.4700 7.38 10 17 90.100 0.20 21-2* P 0.089 11.24 8.8100 7.10 10 17 99.000 0.20 21-4* P 0.093 10.72 8.1300 7.69 10 17 87.200 0.20 Таблица 1 *-образец перекристаллизован два раза Анализ р езультатов позволяет сделать некоторые вы воды о зависимости от параметров : 1) В образца х , которые были перекристаллизованы два раза ощутимо мен ь ше удельная электропроводность , по сравнению с предыдущими обра з цами. 2) У этих образцов выше подвижность , что позволяе т говорить о меньшем количестве примесей ; о более глубокой очистке при данном метод е. В данных химического анализа См . приложение 1 Результаты визуально полуколичественного а томно-эмиссионого анализа образцов Si Результаты масс-спектрометрического анализа P и B 10 -4 % , можно видеть : 1) Содержание всех элементов , кроме бора и фосфора , в сырье выше , чем в образцах очищенных кристаллизацией. 2) Бор и фосфор не изменяют свой концентрации при росте кристалла из с ы р ья , и эта концентрация составляет приблизительно 10 17 см -3 , этот порядок совпадает с порядком величины концентрации носителей заряда в обра з цах . Это позволяет сделать вывод , что тип полупровод ника и концентр а цию носителей заряда в нашем случае определяет и менно бор и фосфора. 3. Диффузион ная длина , фотопроводимость, время жизни. Для полного исс ледования образцов кремния на предмет примени мости их в качестве солнечных элементов , недостаточно всех вышеупомянутых методов , позволя ющих контролировать основ ные электрофизическ ие параметры . Необходимо представлять кинетику происходящих в полупроводнике пр о цессов . Основой кинетической характеристикой (7) полупроводниковых м а териалов является диффузионн ая длина пробега : длина L на которой p или n уменьшаться в e раз в отсутствии внешнего п оля . Прямым методом это измерить в нашем случае затруднительно из-за большого количес тва прим е сей . Поэтому наша задача измерить время жизни неравновесных носителей за ряда . 3.1 Понятие времени жизни нера вновесных носителей заряда. В полупроводнике (5,7) под влияние м внешнего воздействия концентрации электронов и дырок могут изменяться на много поря дков . При термодинам и ческом равновесии действует принци п детального равновесия , который гов о рит : 12= 21 (1.1) При внешних воздействиях этот принцип нарушается и появляется комп о нента 12 ’ . При этом в зонах появляются неравновесные носители заряда с концентрациями : n=n-n0 p=p-p0 (1.2) Если в полупроводнике нет электрического тока , то изменение концентрации электронов и дырок , при внешнем воздействии , выглядит так : d n/dt = Gn-Rn d p/dt = Gp-Rp (1.3) Gn , Gp – означает темп ге нерации Rn , Rp – соответственно темп рекомбинации Для количественного описания приводится с хема кинетики неравновесных электронных процессо в применя ется понятие среднего времени жизни нера в новесных электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне : Rn=(n-n0)/ n Rp=(p-p0)/ p (1.4) Иначе говоря , 1/ есть вероятность исчезновения одного избыточного заря да из одной зоны в единицу времени в следствии рекомбинации d n/dt = Gn- n/ n d p/dt = Gp- p/ p (1.5) Стационарные концентрации неравнов есных носителей заряда , устанавлив а ющиеся после длительного возде йствия внешней генерации , равны ( n)s =Gn n ( p)s = Gp p (1.6) Величины n p зависят от физических особенностей элементарных актов р е комбинации электронов и дырок . При этом n и p , вообще говоря , могут с а ми зависеть от неравн о весных концентраций n и p , а также от температ у ры . Поэтому n и p не являются характеристиками данного полупроводника , но зависят еще от условий опыта . Если n = p , то и време на n p равны , и мы имеем единое время жизни электрон но-дырочных пар = n = p . 3.2 Понятие фотопроводимости. Простейший способ создания неравновесных носителей заряда состоит в осве щении полупроводника . Возникновение неравновесных носителей пр о являетс я в изменении электропроводнос ти полупроводника (фотопровод и мость ). Электронные переходы при оптической генерации могут быть ра з личными . Если эне ргия фотонов h Eg , те неравновесные элект роны и дырки образуются вследствие возб уждения электронов из валентной зоны в зо ну проводимости (собственная оптическая генерация , собственная фот о проводимость ). Однако при наличии при месей фотопроводимость может во з никать и при h Eg . Оптическая генерация электронов и дырок обязател ь но сопровождается дополнительным поглощением света . Собственное п о глощение света , наблюдается при h Eg и св язано с переходами з она-зона и образованием пар . Примесное поглоще ние , связанное с возбуждением эле к тронов и дырок с примесных уровней в зоны . Поглощение в собственной п о лосе частот обычно на много порядков больше поглощения в примесной зоне. Темп оптиче ской генерации связан с коэффициентом поглощения света G= ( ) ( )I(x) (2.1) ( )-квантовый выход внутреннего фотоэффекта , равный числу носителей заряда , рождаемых в средн ем одним поглощенным фотоном I ( x ) - монохроматический световой поток , рассчитанный на единицу п овер х нос ти. ( ) - коэффициент поглощения света. В общем случае g различно в разных точках полупроводника (неоднородная генерация ). Изменение проводимости полупроводника обусловлено тем , чт о при освещен ии изменяется как концен трация электронов и дырок , так и их по движность . Однако относительное влияние обоих этих причин может быть весьма различным . Действительно , возникающая в результате поглощени я пара электрон-дырка получает некий квазиимп ульс и энер г ию ( h - Eg ).Пусть , для простоты , энергия передается только одн ому из фотоносителей , скажем электрону (что имеет место при сильном различии масс Mn и Mp ). Эта изб ы точная энер гия затем растрачивается вследствие взаимодейств ия фот оэле к трона с решеткой , и через некоторое время , порядка времени релаксации энергии е , средняя энергия фотоэлектрона принимает значение , со отве т ствующее температуре решетки . Аналогично , равновесное ра спределение квазиимпульса фотоэлектронов устана вливается за время порядка времени релаксации импульса р . Если е Tn , где Tn -время с уществования фот о электрона в зо не , то фотоэлектроны успевают “термализоваться” , т.е . прио б рести такое же распределение по энергиям и квазиимпульсам , как и равн о весные электроны . В этом случае подвиж ности не изменяются , а фотопров о димость обусловлена тольк о изменением концентрации электр онов и дырок и равна e( p p n n) (2.2) Если , напротив е Т n , то за время своего существован ия фотоэлектроны не успевают термализоваться и при освещении изм еняются и концентр ации ф о тонос ителей , и их подвижности. d /dt = e( p+ n)g- / фп . (2.3) где фп =( p p n n)/( p p p p p p (2.4) Из уравнения 2.3 видно , что ха рактерное время фп есть время релаксации фотопровод имости , которое определяет темп у становле ния и затухания . В стационарном состоянии фотопроводимость ( ),равна ( )s = e( p n g фп (4.5) Отсюда видно , что чем больш е фп , тем больше и ( ) s ,т.е . тем выше чу в ствитель ность фотопроводника . Однако при этом будет и больше время зат у хания (установления ) фотопроводимости , т.е . будет бол ьше инерционность фотопроводника . С этим противоречием межд у чувствительностью и быстр о действием приходиться счи таться при разработке фотосопротивлений для т ехнических целей . 3.3 Многозарядные ловушки в п олупроводнике. В случае многозарядных примесн ых ато мов (или дефектов ), создающих н е сколько эне ргетических уровней , результирующий темп рекомбин ации будет равен сумме темпов рекомбинации через каждый из этих уровней (7). Если изв естны положения всех уровней и известны к оэффициенты захвата эле к тронов и , соот ветственно , дыро к для каждого уровня , то можно определить неравновесные степени заполнения каждого уро вня и найти результирующий темп рекомбинации (а , следовательно , и времена жизни электро нов и дырок ). Существенной особенностью рекомбинации через многозар ядные ловушки является то , чт о при изменении температуры или равновесной концентрации электронов может происходить из менение зарядового состояния ловушек , что рав носильно изменению природы центров рекомбинации . Рис .2 Рис .3 Уравнения , описывающие кинетику процесса : dn/dt= k I- n n(M-n)+ nmNcm (3.1) dm/dt= n n (M-n)- nmNcm- pmp+ pP m(M-m) (3.2) dp/dt= k I- pmp+ p(M-m)P m (3.3) Для полноты системы уравнений : n+ m= p (3.4) В стационарном случае имеем : dm/dt=0 n[n(M-m)-mNcm]= p[mp-(M-m)P m] (3.5) 4. Установка для измерения жизни неравновесных нос и телей заряда в полупровод никах. В данной работе описана установка См . приложение 2 Принци пиальная схема устройства. для определения времени жизни в ни з коомных полупроводни ках (5). Действие установки основано ни измерении частотной зависимости нестационарной фотопровод имости полу проводник о вого образца , возбуждаемой и.к . - светодиодами и измеряемый с использов а нием синхронного детектирования . Действие и.к-излучения , модулированн о го прямоуго льными импульсами на полупроводниковый образец приводит к возникновению в нем фотопроводи мости . Ее спад и нарастание будем сч и тать экспон енциальными . Эффективное время спада фотопроводим ости при этом можно считать равным эффект ивному времени жизни неравновесных носителей заряда. График 1 Зависимость постоянного выходного напряжения от частоты входного син у соидального напряжения имеет вид как на гра фике 1. U(f) = U 0 [1-2 f th(2 f) -1 (4.1) U(f 0 ) = 0.8U 0 (4.2) = (10 f 0 ) -1 = T 0 (4.3) Таким образом , определив частот у входного сигнала f 0 , при котором U ( f 0 ) = 0.8 U 0, можно определить время жизни неравн овесных носителей . Нужно о т метить , на сложность , которая во зникла в процессе работы . В связи с бол ь ш ой концентрацией примесей и образованием лову шек кинетика спада и нарастания фотопроводимо сти сильно замедлена по сравнению с ожида ем ы ми данным и . В этом направлении автор и планирует работать в следующем году . За ключение. Итак , из всего вышесказанного видно : 1) Методики измерения , поставленные нами в прошлом году и используемые нами в этой курсовой ра боте , хорошо работают , и те данные , которые п о лучаем по этим методикам , хорошо согласуются со справочными данн ы ми по кремнию. 2) Качество получаемого материала в сравнении с прошлогод ними результ а тами заметно растет по многим важным для применимости этого матери а ла параметрам . Что гов орит , о хороших перспективах в направлении с о вершенствов ания технологий получения чи стого солнечн ого кремния. 3) Предварите льное испытание схемы позволяющей определять времена прошли успешно и можно сделать предположения о применимости ее в кач е стве метода к онтроля кинетических процессов происходящих в кремнии . В следующем году буде т про должена работа по отладки схемы и отладки ее усилительной части , а также постановки методики измерения времени жизни неравновесн ых носителей заряда. Использованные источники : 1.А.И.Непомнящ их . Рост кристаллов . Курс лекции . ИГУ . 1997. 2.Л. П.Павлов . Методы определения основ ных параметров полупроводник о вых материалов.Москва . «Высшая школа” . 1975. 3.Под редакцией К.В.Шалимов . Практикум по полупроводникам и полупр о водниковым приборам . Москва.”Высш ая школа” . 1968. 4.А.С.Стильбанс.Физика полупро водников . Мос ква.”Советское радио” . 1967. 5. Под реда кцией И.К.Кикоина.Справочник.Таблица физических величин . Москва.”Атомиздат” .1976.С .467-505. 6. Постников В.С ., Колокольников Б.М ., Капуст ин Ю.А ., Установка для и з мерения времени жизни неравн овесных носителей заряда в полупроводниках-П ТЭ 1988 N 2. 7. Бонч-Бруевич В.Л ., Калашников С.Г ., Физика полупроводников . М . "Наука " 1990 С . 246-258.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Сара, мы женаты с тобой первый день, а ты уже ссоришься!
- Но я таки ждала этого дня целых два года!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Исследование взаимосвязи электрофизических параметров кремния полученного методом карботермического восстановления от технологии его получения", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru