Dresden 2003 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 23: Elektrische und optische Eigenschaften II

DS 23.2: Vortrag

Donnerstag, 27. März 2003, 15:30–15:45, GER/38

Elektron-Spin-Resonanz Untersuchungen an laserkristallisiertem polykristallinem Silizium — •Karsten Brendel und Norbert H. Nickel — Hahn-Meitner-Institut Berlin, Kekulestrasse 5, 12489 Berlin

Die Laserkristallisation von hydrogenisiertem amorphem Silizium (a-Si:H) ist ein eleganter Weg, hochwertiges polykristallines Silizium (poly-Si) für Dünnschichttransistoren oder auch Solarzellen herzustellen. Um mehr über den Dotiermechanismus in poly-Si zu erfahren, wurden Elektron-Spin-Resonanz (ESR) Experimente an Phosphor-dotiertem Material durchgeführt. Die a-Si:H Schichten wurde mittels PECVD hergestellt und mit einem Excimerlaser kristallisiert. Die Dotierung wurde durch Mischung von SiH₄ und PH₃ in der Gasphase erreicht.

Für Phosphor-Konzentrationen größer 10 ppm erscheint im ESR Spektrum neben der Resonanz des Silizium Dangling-Bonds (g=2.0053) eine zusätzliche Resonanz mit einem g-Wert von etwa 1,998 (CE). Aus temperaturabhängigen Messungen der magnetischen Suszeptibilität folgt, dass bei Proben mit hoher Dotierung nahezu alle Ladungsträger Pauli-paramagnetisches Verhalten zeigen. Bei geringeren Dotierkonzentrationen wird eine Überlagerung aus Curie- und Pauli- Verhalten festgestellt. Dieses Ergebnis ist vergleichbar zu kristallinem Silizium. Die Linienbreite der CE-Resonsanz vergrößert sich mit steigender Dotierkonzentration und steigender Temperatur. Die Linienbreite im poly-Si ist etwa um einen Faktor 2 größer als im kristallinem Silizium aber um einen Faktor 2 kleiner als in mikrokristallinem Silizium.