Зависимости оптической

Рассмотрим условия, при которых время жизни неравновесных носителей заряда имеет постоянное значение. В общем случае время жизни неравновесных электронов и дырок зависит от концентрации носителей заряда; вид этой зависимости определяется механизмом рекомбинации. Например, при межзонной излучатель-ной рекомбинации изменение концентрации носителей заряда во времени в отсутствие генерации можно выразить в виде

Ток в цепи при напряжении U = 60 В согласно зависимости /// определяется ординатой 0—5, соответствующей /2= 175 мА.

По аналогичной зависимости определяется также Dg при одноконтурной схеме АЭС.

По приведенной зависимости определяется поправка к э. д. с. насыщенного НЭ, заданной в его свидетельстве для температуры 20 °С.

Из анализа этого выражения видно, что при постоянной частоте вращения n = const характеристика М2 = =/(/я) была бы линейной зависимостью, но в связи с уменьшением частоты вращения она меняется более резко. После несложных преобразований можно найти, что расчет этой характеристики определяется дробно-рациональной функцией (2.92), которая находится с помощью прил. 1. Переход к реальной зависимости определяется линейными преобразованиями:

По приведенной зависимости определяется поправка к э. д. с. насыщенного НЭ, заданной в его свидетельстве для температуры 20 °С.

бивное напряжение уменьшается, достигая значений начального напряжения самостоятельного разряда (/, 2, 4.17). Такой характер зависимости определяется увеличением числа электронов в начальных лавинах самостоятельного разряда при увеличении плотности газа ( 4.18, обозначения см. в табл. 4.2). При б < б кр стримеры возникают при напряжении на разрядном промежутке ?/стр > ?/н- Для пробоя промежутка необходимо дальнейшее повышение напряжения, чтобы стримеры достигли второго электрода. Поэтому пробивное напряжение ир %> UH. При увеличении 6 сверх 6кр (см. табл. 4.2) уже при начальном напряжении самостоятельного разряда число электронов в лавинах значительно превышает минимальное, необходимое для образования стримера (1,5-10'). Поэтому возникающие при U — UH стримеры пересекают значительную часть промежутка, что приводит к уменьшению отношения f/p/f/H. Наконец, при некоторой плотности газа число электронов, содержащихся в стримерах, развивающихся при U = t/H, настолько велико («1013), что достаточно для образования лидера.

* В неоднородной линии Z0 и К„ зависят от х, характер этой зависимости определяется типом линии. Поэтому решение уравнений (13.2) должно быть выполнено отдельно для каждого типа неоднородной линии.

Устойчивость работы двигателя зависит от вида его механической характеристики М ••= f (л) и от вида зависимости момента сопротивления на валу от скорости вращения М„ = / (п). Вид последней зависимости определяется свойствами рабочей машины, приводимой в движение двигателем. Например, у металлорежущих станков, если установка резца не изменяется, М„ « const, т. е. М„ не зависит от скорости вращения, а у вентиляторов и насосов М„ ~ п2.

Устойчивость работы двигателя зависит от вида" его механической характеристики М — f (n) и от вида зависимости момента сопротивления на валу от скорости вращения М„ — f (n). Вид последней зависимости определяется свойствами рабочей машины, приводимой в движение двигателем. Например, у металлорежущих станков, если установка резца не изменяется, МС1 та const, т. е. Мсг не зависит от скорости вращения, а у вентиляторов и насосов Мст г-*-* пг.

Так, Дебо [46] установил, что при изменении давления газа изменяется и плотность зарядов. То, что характер этой зависимости определяется зависимостью от давления пробивной напряженности поля, показал Гилл [46]. Плотность зарядов при снижении давления от значения порядка десятков атмосфер (или выше) уменьшается, достигает минимума при давлении 1 мм рт. ст. и затем снова возрастает.

Определение оптимального времени экспонирования производится обычно с помощью сенситометрических испытаний, методика которых хорошо известна и отработана применительно к фотоэмульсионным материалам. По результатам этих испытаний строится характеристическая кривая зависимости оптической плотности светочувствительного слоя от экспозиции. С помощью характеристической кривой определяются фотографические характеристики светочувствительного слоя и оптимальная экспозиция, исходя из соответствующих требований к данному фотографическому процессу, например максимальные контрастность, четкость и т. д.

Определение оптимального времени экспонирования воспроизводится обычно по характеристическим кривым зависимости оптической плотности фоторезиста от экспозиции, которые приводятся для каждого типа фоторезиста. С помощью характеристической кривой определяют фотографические характеристики фоторезиста и оптимальную экспозицию исходя из соответствующих требований к данному фотолитографическому процессу, например, максимальную контрастность, четкость и т. д. После нанесения и сушки фоторезиста производится экспонирование.

На 3.3.7 показаны зависимости оптической ширины запрещенной зоны Е0 и энергии ?/, характеризующей наклон экспоненциальной части В, от температуры отжига Та. Величина Е0 определялась из спектров в интервале 103 ^ а^ 104 см~', a ?/ - из формулы (3.3.8) путем подгонки к спектрам в интервале 102 ^ а< 103 см"'. Как показано на 3.3.7, Е0 растет вплоть до Та - 200 °С, затем быстро падает по мере уменьшения содержания связанного водорода С^, что является результатом выделения последнего при нагреве (часто наблюдаемая тенденция) [75, 79, 80]. В то же время в отличие от?0 величина EJ не проявляет резкого изменения в широком диапазоне Та (150-550 °С). У образца, осажденного при Гподл = 300 °С, отмечалось неожиданно

О большой оптической ширине запрещенной зоны в TP-a-Sij-.vCx : Н (получен в тлеющем разряде) сообщается в работе [28]. В соответствии с теоретическим анализом [38] оптическая ширина запрещенной зоны определяется линейной экстраполяцией зависимости (othv)in от hv в области больших а(>104 см~'). На 4.2.3 показаны зависимости оптической ширины запрещенной зоны пленок a-Sij_xCx : Н, полученных в различных условиях, от содержания в них углерода. В пленках ТР-а-Sii-xCx:H оптическая ширина запрещенной зоны увеличивается от 1,7 эВ при х = 0 до 2,8 эВ при х = 0,8. Оптическая ширина запрещенной зоны ПР-a-Sii -ХСХ : Н (получен плазменным разложением тетраметил-силана) достигает величины > 3 эВ [38], в то время как запрещенная зона в РР-а-8и ~ХСХ : Н (получен методом реактивного распыления) несколько меньше, чем в пленках TP-a-Sii_xCx : Н. Результаты исследования пленок методом РФЭС [40] свидетельствуют о том, что с увеличением содержа-

Оптические свойства a-Sii_xCx. H зависят как от координационного числа атомов углерода, так и от содержания водорода. Обнаружено интересное явление, касающееся оптической ширины запрещенной зоны в пленках a-Si!_xCx : Н, полученных из газовой смеси на основе этилена. На 4.2.4 показаны зависимости оптической ширины запрещенной зоны в нелегированных и легированных бором пленках a-Sii -ХСХ : Н от содержания в них углерода. При х < 0,4 оптическая ширина запрещенной зоны в легированных бором пленках больше, чем в нелегированных. При х > 0,4 наблюдается обратная картина. В то же время в пленках a-Si: Н оптическая ширина запрещенной зоны при легировании бором уменьшается. В пленках a-Sit_xCx : Н, осажденных из этилена, легирование бором влияет только на концентрацию связей С—Н и не влияет на ко-, личество связей Si-H. Таким образом, сужение или расширение запрещенной зоны вызвано изменением в углеродводородных связях. ,

Оптическая ширина запрещенной зоны Eg0 t мк-Si: Н зависит от концентрации в пленках связанных атомов водорода, также как и в a-Si: Н. На 4.3.9 показаны зависимости оптической ширины запрещенной зоны пленок мк-Si :Н и a-Si: Н, легированных бором, от содержания в исходной газовой смеси легирующего компонента B2H6/SiH4. В этом эксперименте оптическая ширина запрещенной зоны Ego t пленок мк-Si : Н, легированных бором, определялась по зависимостям \/ahv - hv линейной экстраполяцией в области значений \Jahv между 200 и 300 [58]. Как видно из 4.3.9 в обычных пленках a-Si: H с повышением уровня легирования В2Нб/5Ш4 оптическая ширина запрещенной зоны быстро уменьшается, что является сильным ограничением в использовании этого материала в солнечных элементах. В то же время значения Eg t

4.4.1 и 4.4.2 показывает, что координационное число растворенных в a-Si^Ni -х : Н атомов азота равно трем, поэтому оптическая ширина запрещенной зоны твердых растворов плавно увеличивается от значения Egop( = = 1,75 эВ (a-Si: Н) до 5,5 эВ (Si3N4). Следует отметить, что координационное число атомов углерода в пленках a-Sl^Ct-^ зависит от составах и может быть равно как трем, так и четырем [73]. В результате на концентрационной зависимости оптической ширины запрещенной зоны а-SijCi-jc : Н вблизи х = 0,32 появляется максимум [73].

Теория, описанная в предыдущем разделе, может быть использована не только для объяснения характерных особенностей солнечных элементов на основе a-Si, но и для оценки произведений подвижности на время жизни (^птп, МрТр) и параметров эффективной поверхностной рекомбинации (Sn, 5p) в реальных элементах. Вычисление этих физических параметров осуществляется на основе анализа спектров эффективности собирания носителей Tj(a, Va), как функции приложенного напряжения смещения Va. На практике лучше обрабатывать нормализованные спектры эффективности собирания 7j(a, Ka)/7j(a, 0), поскольку такая нормализация компенсирует спектральные зависимости оптической системы. Детальный анализ спектров т? (а, ^а)/т?(а, 0) показал, что со стороны низкого поглощения они главным образом определяются величинами M«rn + + грТр и Sn X Sp, а в области более высокого поглощения — отношением ИпТп/ИрТр и параметром эффективной поверхностной рекомбинации на лицевой стороне [11, 13]. Если получены экспериментальные зависимости *?(<*, Ka)/7?(a, 0) по крайней мере для двух приложенных напряжений в областях низкого и высокого поглощения, то могут быть подсчитаны значения ^птп, ^рТр, $п и 5р. Пример такой процедуры показан на 5.1.10 [12]. Для приведенных диаграмм свет падает нар-слой и предполагается, что диффузионный потенциал Vb составляет 0,9 В, а приложенное напряжение смещения Va для измерения нормализованной эффективности собирания носителей равны — 1,0 и 0,4 В. Подобные графики для случая падения света на n-слой можно легко получить только перестановкой индексов п и р на 5.1.10, б. Прежде всего, как можно видеть из 5.1.10, а, экспериментально полученные величины г)(а, Ka)/7j(a,0) в области более слабого поглощения (где a = 1,0 • 104 см'1) используют да определения ИпТп + ИрТр и Sn X5p. Затем, как указывается на< 5.1.10, а рассчитываются значения цптп + МрТр и Sn путем сравнения экспериментальных данных TJ(a, Ka)/7j(a, 0) в области более высокого

На 3.3.7 показаны зависимости оптической ширины запрещенной зоны ЕО и энергии ?/, характеризующей наклон экспоненциальной части В, от температуры отжига Та. Величина Е0 определялась из спектров в интервале 103 ^ а^ 104 см~', а ?/ - из формулы (3.3.8) путем подгонки к спектрам в интервале 102 ^ а^С 103 см"'. Как показано на 3.3.7, Е0 растет вплоть до Та = 200 °С, затем быстро падает по мере уменьшения содержания связанного водорода Сн, что является результатом выделения последнего при нагреве (часто наблюдаемая тенденция) [75, 79, 80]. В то же время в отличие от?0 величина Я/ не проявляет резкого изменения в широком диапазоне Та (150—550 С). У образца, осажденного при Гподл = 300 °С, отмечалось неожиданно

О большой оптической ширине запрещенной зоны в TP-a-Si!-.vCx : Н (получен в тлеющем разряде) сообщается в работе [28]. В соответствии с теоретическим анализом [38] оптическая ширина запрещенной зоны определяется линейной экстраполяцией зависимости (ahv)1'1 от hv в области больших а(>104 см"1). На 4.2.3 показаны зависимости оптической ширины запрещенной зоны пленок a-Sij_xCx : Н, полученных в различных условиях, от содержания в них углерода. В пленках ТР-а-Sii-xCx:H оптическая ширина запрещенной зоны увеличивается от 1,7 эВ при х = 0 до 2,8 эВ при х = 0,8. Оптическая ширина запрещенной зоны nP-a-Si!_xCx : Н (получен плазменным разложением тетраметил-силана) достигает величины > 3 эВ [38], в то время как запрещенная зона в PP-a-Sh _ХСХ : Н (получен методом реактивного распыления) несколько меньше, чем в пленках TP-a-Sii_xCx : Н. Результаты исследования пленок методом РФЭС [40] свидетельствуют о том, что с увеличением содержа-

Оптические свойства a-Sii_xCx. H зависят как от координационного числа атомов углерода, так и от содержания водорода. Обнаружено интересное явление, касающееся оптической ширины запрещенной зоны в пленках a-Si!_xCx : Н, полученных из газовой смеси на основе этилена. На 4.2.4 показаны зависимости оптической ширины запрещенной зоны в нелегированных и легированных бором пленках a-Sii ~ХСХ : Н от содержания в них углерода. При х < 0,4 оптическая ширина запрещенной зоны в легированных бором пленках больше, чем в нелегированных. При х > 0,4 наблюдается обратная картина. В то же время в пленках a-Si: Н оптическая ширина запрещенной зоны при легировании бором уменьшается. В пленках a-Si[_xCx : Н, осажденных из этилена, легирование бором влияет только на концентрацию связей С-Н и не влияет на ко-, личество связей Si-H. Таким образом, сужение или расширение запрещенной зоны вызвано изменением в углеродводородных связях. ,