资源描述：
《a_si_h磷掺杂机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第19卷 第1期固体电子学研究与进展Vol.19,No.11999年2月RESEARCH&PROGRESSOFSSEFeb.,1999a2Si∶H磷掺杂机理颜一凡(湖南大学物理系,长沙,410082)19970616收稿,19970922收改稿提要 Street的自动补偿模型不是a2Si∶H中磷掺杂的唯一机理,它略去了带尾态电子密度nBT,实际上相当于略去了其他掺杂机理对掺杂的贡献。Wineretal的磷杂质结合模型,可以推广到nBT≠0情形,其反应常数仍满足Henry定律。磷掺杂固相效率和磷结合系数可以同时表示成磷气相浓度的明显的解析函数,其计算结果与实验曲线及其外推均相一致。
2、关键词:非晶硅 磷掺杂机理 固相效率中图分类号:TN305.3Phosphorus2dopedMechanismina2Si∶HYanYifan(DepartmentofPhysics,HunanUniversity,Changsha,410082,CHN)Abstract:Street′sauto2compensationmodelisnottheuniquephosphorus2dopedmecha2nismina2Si∶H.ItneglectedthebandtialstateelectrondensitynBT,thismeansthatthecontri2butions
3、fromtheotherdopedmechanismareomitted.Wineretal′simpurityincorporationmodelcanbeextendedtothenonzeronBTcase.ItsreactionconstantsfollowHenry′slawstill.Phos2phorus2dopedsolid2phaseefficiencyandphosphorusincorporationcoefficientcanberepresentedinaobviousanalyticalfunctionofphosphorusgas2phaseconc
4、entration,respectively,andfromwhich,thecalculatedresultsareinagreementwiththeexperimentalcurvesanditsextrapolatedresults.KeyWords:AmorphousSiliconPhosphorus2dopedMechanismSolid2phaseEffi2ciencyEEACC:2550B1 引 言[1]a2Si∶H磷掺杂自动补偿模型为0+-([P+-)(1)P3P4+Si3,4]=[Si3]该模型在解释杂质补偿材料电子性质,说明a2Si∶H没有简并性,以及在预
5、期掺杂效率等方面102 固 体 电 子 学 研 究 与 进 展 19卷都取得了成功,但是它仍然遗留不少问题,比如:-(a)根据式(1),nBT和nC(导带电子密度)均应为0,而实际上nBTD(5～50)%[Si3],nC比[2]nBT约小一个数量级。[3](b)它不能说明磷结合系数d何以与其气相浓度X(g)有关。+([P]=[P+0),在轻掺(c)它在导出掺杂效率的平方根定律时,要假定[P4]n[P],4]+[P3]杂情形下,这一条件不一定成立(见下文)。[4](d)它没有考虑H钝化悬挂键和能隙中其他荷电状态对掺杂的影响。下面会看到,上述困难在放弃“自动补偿模
6、型作为唯一的掺杂机理”这一前提下,有可能得0到解决。实际上,一般而言,在a2Si∶H生长表面,P3有四种可能不同的近邻原子(或离子),即000+00-P3/Si4,P3/Si3,P3/(≡Si—H)和P3/Si3。对于第一种情形,根据Robertson的掺杂剂换价对[5]00+-(DVAP)理论就有P3+Si4P4+Si3(2)[6]这实际上就是自动补偿机理。对于第二种情形,根据Kampasetal的施主形成模型+0+Si3+PH3≡Si-PH3(3)对于第三种情形,根据Jackson的掺杂剂H钝化概念,H钝化一个Si悬挂键,同时也钝化一个000+[4]近邻的P3,一旦H被激发,
7、P3即转变成P4并与这个Si3成键,而P4放出一个电子成为P4,即有+-弱(Si—Si)+(P4—H)P4+Si3(4)-0-注意上式中的Si3是H打破弱(Si—Si)键生成的。对于第四种情形,P3与Si3之间不可能有[7]电荷交换,因而对掺杂似乎无贡献。但是,最近Okushietal的实验指出:0+-P3P4+e(5)+0即P4的生成与硅悬挂键Si3的存在与否无关。+-基于以上的理论和实验,现在有理由相信(假设A):实验上测得的离子浓度[P4]、[Si3]和电荷密度nBT、nC
