Siliciumwafels en siliciumzonnecellen zijn typische vertegenwoordigers van respectievelijk halfgeleidermaterialen en halfgeleiderapparaten. Karakteristieke parameters van halfgeleiders meten en karakteriseren de prestaties van materialen en hun apparaten. Vanwege het feit dat ladingsdragers de functionele dragers zijn van halfgeleidermaterialen en -apparaten, genereert hun beweging stromen en elektrische velden. Tegelijkertijd hebben ladingsdragers kenmerken zoals luminescentie en thermische straling. Daarom vormen ladingsdragerparameters de basis voor het karakteriseren van de transportkarakteristieken van ladingsdragers in halfgeleidermaterialen en -apparaten, en vormen ze een belangrijk onderdeel van de karakteristieke parameters van siliciumwafels en siliciumzonnecellen. Wanneer siliciumwafels worden verwerkt en vervaardigd om siliciumzonnecellen te vormen, leidt het verschil in pn-overgang en Fermi-niveau tot dragerscheiding en spanningsvorming, die op zijn beurt de voltampère-eigenschappen van zonnecellen reflecteert en beïnvloedt via elektrische prestatieparameters zoals verzadigingsstroom, vulfactor en foto-elektrische conversie-efficiëntie. Op basis van de bovenstaande analyse omvatten de belangrijkste karakteristieke parameters van siliciumwafels dragerparameters.
Dragers zijn onderverdeeld in meerderheidsdragers en minderheidsdragers, inclusief elektronen en gaten. De diffusie en drift van ladingsdragers vormen de basis voor stroomtransmissie in halfgeleiderapparaten. Dragertransportparameters zijn basisparameters die de beweging en concentratie van dragers beschrijven, waaronder voornamelijk de levensduur van de drager, de diffusiecoëfficiënt en de recombinatiesnelheden van het voor- en achteroppervlak. Deze parameters weerspiegelen rechtstreeks de fysieke en elektrische eigenschappen van halfgeleidermaterialen, waardoor de concentratie en mobiliteit van de dragers worden beïnvloed; Dopingconcentratie is een andere belangrijke parameter die de dragerconcentratie bepaalt, die parameters zoals materiaalweerstand en levensduur van de drager beïnvloedt en de prestaties van het apparaat bepaalt.
Concentratie van dragers
De meeste halfgeleiderapparaten zijn minderheidsdragers, zoals siliciumzonnecellen. De dragerparameters die later in dit artikel worden genoemd, zijn allemaal minderheidsdragerparameters. In de toestand van thermisch evenwicht hebben halfgeleiders gelijke concentraties gaten en elektronen, en bevinden ze zich in een stabiele toestand; Wanneer halfgeleiders worden blootgesteld aan externe stimuli (zoals licht, elektriciteit, warmte, enz.), bevinden ze zich in een niet--evenwichtstoestand, met een toename van zowel elektronen als gaten, waardoor overtollige ladingsdragers worden gevormd. De levensduur van ladingsdragers verwijst naar de gemiddelde bestaansduur van overtollige ladingsdragers, en de concentratie van ladingsdragers volgt een exponentiële vervalwet.
Levensduur van drager
De levensduur van de drager kan worden onderverdeeld in de levensduur van stralingsrecombinatie, de levensduur van Auger-recombinatie en de recombinatielevensduur van Shockley Read Hall (SRH), gebaseerd op het type dragerrecombinatie. De levensduur van de drager is een belangrijke parameter die de defectconcentratie van materialen en apparaten weerspiegelt, evenals een belangrijke indicator voor het meten van de schakelsnelheid, stroomversterking, spanning en andere kenmerken van apparaten. Het speelt ook een belangrijke rol in de elektro-optische en fotoconversie-efficiëntie van opto-elektronische apparaten zoals halfgeleiderlasers, fotodetectoren en zonnecellen.
Oppervlakte-recombinatiesnelheid
Dragers recombineren zowel binnen als op het oppervlak van het materiaal. Oppervlakterecombinatiesnelheid (s) is een fysieke grootheid die de snelheid beschrijft waarmee ladingsdragers op een oppervlak recombineren. Hoe langer de levensduur van de oppervlaktecomposiet, hoe lager de oppervlaktecomposietsnelheid, en omgekeerd, hoe hoger de oppervlaktecomposietsnelheid. Oppervlakteruwheid, hangende bindingen aan het oppervlak en andere fysieke eigenschappen en toestanden van het oppervlak zijn sleutelfactoren die de recombinatiesnelheid van het oppervlak beïnvloeden. De oppervlakterecombinatiesnelheid is een belangrijke prestatieparameter die de oppervlaktekwaliteit van materialen karakteriseert.
Effectieve levensduur
De effectieve levensduur van de drager is een parameter die de levensduur van de bulk en de levensduur van oppervlakterecombinatie combineert, en is een karakterisering van de totale levensduur van de drager van een specifiek monster. Momenteel detecteren de meeste detectietechnologieën de levensduur van de drager als de effectieve levensduur van de drager, waarbij de bulklevensduur en de recombinatiesnelheid aan het oppervlak niet van elkaar kunnen worden gescheiden. Daarom is het moeilijk om de effecten van oppervlaktebehandelingsprocessen, bulkdefecten en doping op de prestaties van siliciumwafels en zonnecellen één voor één te analyseren.
Diffusiecoëfficiënt
De diffusiecoëfficiënt (D) is een fysieke grootheid die de snelheid karakteriseert waarmee ladingsdragers per tijdseenheid en oppervlakte een grensvlak passeren. De diffusiecoëfficiënt en de levensduur van de drager bepalen samen de diffusielengte van de drager, wat een typische parameter is voor het evalueren van materiaaleigenschappen. Hoe langer de diffusielengte van de drager, hoe beter de materiaalkwaliteit; Voor zonnecellen geldt: hoe langer de diffusielengte van de drager, hoe beter de dragerscheiding en de verzamelingsefficiëntie, en hoe hoger de foto-elektrische conversie-efficiëntie.
Doping
Doping: een belangrijke stap in de productie van halfgeleiders
Doping is een noodzakelijke stap in de vorming van functionele halfgeleiders, en de dopingconcentratie heeft een aanzienlijke invloed op de weerstand en de transportparameters. Intrinsieke halfgeleiders, dat wil zeggen ongedoteerde halfgeleiders, hebben een zeer hoge elektrische weerstand bij kamertemperatuur. Naarmate de doteringsconcentratie toeneemt, neemt de elektrische weerstand af en nemen de levensduur en de diffusielengte van de drager geleidelijk af.
