автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Фотоприемные и светоизлучающие приборы и устройства на основе гетероструктур из аморфного гидрогенизированного кремния и оксидных полупроводниковых пленок

ТОВАРИЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ГЕЛИОН»

РГ6 од

2 7 ¡т

На правах рукописи I КАРАВАНОВ Сергей Михайлович

ФОТОПРИЕМНЫЕ И СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ

ГЕТЕРОСТРУКТУР ИЗ АМОРФНОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО КРЕМНИЯ И ОКСИДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНОК

Специальность 05.27.01 Твердотельная электроника,

микроэлектроника и нансэлектроника.

ДИССЕРТАЦИЯ

в форме научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Рязань 1996

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ — доктор технических наук, профессор

Лауреат Государственной премии М. X. Шоршоров.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор физико-математических наук, профессор, Т. Д. Шермергор,

доктор технических наук, профессор, В. П. Сушков, доктор технических наук, Е. И. Шульгин.

Ведущее предприятие — АООТ «Старт» (г. Москва).

Защита состоится « » 1990 г. на заседании

диссертационного Совета Д 142.0G.01. Научно-исследовательского института микроприборов.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке НИИ Микроприборов.

Диссертация в виде научного доклада разослана « $ Л 1900 г.

Ученый секретарь диссертациониого Совета/^ к.ф.-м.н., с.и.с. В. П. МАРТЫНОВ.

Оглавление

стр.

Вводная часть............................................................................... 4

Глава !. Исследование электрофизических характеристик

слоев аморфного гидрогенизнронанного кремния..................... 10

Глаза 2. Исследование электролюминесценции в

гезерос фуктурах на основе сплавов аморфного г.шрогеннзированного кремния................................................... 19

Глава 3. Исследование структуры, электрофизических

характеристик тонких пленок яа основе соединений

окислов СГ2О3 - У2©5 - 8Ю2..................................................... 26

Глава 4. Приборы л устройства на основе гетероструктур

из аморфною гндрогенпзчрованного кремния.......................... 33

гттапа 5. Физические и технологические основы конструирования

газоразрядных знакосиптезнрующих икдикаторов пестолнпого тока с внутренней памятью на основе резисгп.ьиых элементов из аморфных пленок Сг70з-^205-5102.................................................................... 51

г-"\пз б. Светодиодные индикаторы с торцевым выводом

излучения к индикаторные устройства на их основе.................. 60

Внедрение результатов работы......................................................................................................73

Основные выводы................................—....................................................................73

Список опубликованных материалов..................................................................................75

Список цитируемой литературы..................................................................................................30

Актуальность проблемы. Одной из основных тенденций развитая современной злаароникя зшляеася создание иоиих электронных приборов в устройсго. Рост объемов производства электронных приборов в мире состааляег ежегодно 10 -13%.

Использование новых материалов и технологий открывает возможности по разработке новых приборов, улучшению параметров существующих.

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию и разработке новых шшнхаторных и фегтоприемных приборов к устройств ва их основе с использованием аморфных и кристаллических полупроводниковых материалов и современных технологических методов.

Необходимость проведения отраженных в диссертационной работе исследований связана с мщением проблем обсслспсния рагшчиых ограслсй народного хозяйава новыми, более совершенными электронными приборами, а именно:

- новыми индикаторными приборами б устройствами на основе газоразрхдных икд каторов, евстодиодов с торцевым выводом излучения;

- тонкопленочными свстолдоддмн в оитоэлалронными приборами их вх основе;

- солнечными батареями из аморфного креынш: п автопоикьпш впочнккама • шгкииш на их основе.

Ношение задач диссертационной работы достигается путем: -исследования флзпчеашх процессов, происходящих б -. •» ■ •-диодных с газоразрядных шиоясаторгх;

- использования современных методов аваля» структуры. ссстанз и сго£пъ материалов;

- рззрар тки н применения новых «атервдоз на осюзе окислов переходных металлов и слоев аморфною пиро! ешгифованног о кремнис

- совершенспюзаши современных технологий пал)'чгнна тонгоолевочяых ыегахшческнх и полупроводниковых покрытий.

Таяая поскшовха проблемы, с прокзаеделным комплгхсои исследоа^пгл, позволила разработай, к внедрил» г производство поше электронные приборы н современные тсхнологачсскис процессы. Осювиац цель рзбэты состоит в исследовании структуры. особслнопе:т роста, гзсхтрофизичесхих характеристик тиепок ааорфною гкдрогешгафоаднногр кремния, оксидных пол>про водникспит. пл лек, деградация СаР-сгетолнодоз торцевой конструкция п разработке па основе -игах исследований и.1;шкаторг:их приборов п устройств, солнечных батарей, автономных псточшжов Италия а новых технологических процессоЕ Задзчдлш раиогы свились;

- исследование глалмоск;: т межлу э-т-ктрофизн^сп^ип. фотсх-;г;:гр;гчсси1мд

- J -

свойствами пленок аморфного гадрогашзированного кремния е параметрами технологического процесса их нанесет«;

- исследование процесса деградации фотоэлектрических свойств пленок аморфного гидрогенизированного кремния, вызванной действием света;

- исследование электролюминесценции в видимой области спектра в гетероструюурах на основе сплавов аморфного гадрогенизированного кремния;

- исследование структуры, электрофизических свойств тонких оксидных полупроводниковых пленок на основе окисла СГ2О3 - У2С>5 - БЮ2, и свойств гальваничесхого кот акта плазмы тлеющего разряда с ргэистивныки элементами на основе этих пленок;

- исследование процесса деградации светодиодов торцезой конструкции па основе фосфида галлия;

■ разработка солнечных бзтарей пз аморфного гадрогенизированного кремния и автономных источников питания па их основе;

■ разработка конструкторско-техпологачесхкх подходов создания тонкоплепочных светодиодов на основе гетероструктур нз сплавов аморфного гадрогенизироьлшого кремния;

разработка ре-шстивных элементов на основе оксидных полупроводниковых пленок для газоразрядных знакссннтезнрующих индикаторов постоянного токз с внутренне;» памятью;

разработка СаР-снетоднодов с торцевым выводом излучения ц устройств па зх основе.

Гаучиая новизна. В исследованиях автора впервые:

. Установлено, что максимальная фоточувстзительность, хорошая адгезия и высокая равномерность толщины покрытия у пленок аморфного гидрогенизированного кремния наблюдается в условиях ламппдрпоста .силаиосодержащего газового потока, в отсутствии в нем полимеризации и температурном диапазоне 220-300°С.

Установлено, что вызванная светом деградация фотоэлектрических свойстз пленок нелегнрозанного аморфного гидрогенизированного кремния сопровождается изменением структуры п увеличением толщины дефектного поверхностного слоя пленки, а удаление этого слоя значительно снижает деградацию.

Установлено, что спектр излучения злекгролгоышгсецентаых р-а-г'-а-п гетерс-стру-тур 1:3 основе сплавов а сдвигается в коротковолновую

область при увеличении ширины- запрещенной зоны тупельно-тонких грплясгричсскнх слосз и пе зависит пт папржкеипоетн электрического поля з лрукгурс, а нптспсияпость излучения растет с уменьшением температуры к рвапмчешгем плотности пплссктигонного тока.

4. Установлена взаимосвязь между структурой, составом и электрофизическими свойствами окисших полупроводниковых пленок па

. основе окислов О7О3 - V2O5 - SiOt и показано, -по закономерности ггльваннческого ко1гтакта плазмы тлею та о paipicu в .мершых i ai.ir с рсзисгавными элементами на основе них пленок ооьясннюкя возникновением режима токов ограниченных иростракешенным заркдом.

5. Установлено, что эрознк анодною электрода и ре танином ттсыснгс на основе окислов СГ2О3 - VnOs - SiOi. связана с пробоеи ыикробарьерон. возникающих на границе анод - роиспншмй мзкриал и устраняется она nyie« формирования в ириэлектроднон otvianu ели я с иоиишсннон проводимостью, на основе резнспншою мзгеркхта. оСчнашепкою оксидом ваннадня.

6. Установлено, что дс;радатиг С:зР-'Л!сю,:шод<>н с юрцеяык bijihuow излучения вызвала уменьшением коэффициента инзискшш '.а счэт увеличения, . вызванного ростом концентрации глубоких урознс£, безизлучатсльнои конионенгы тока.

Научная и практическая ценность

!. Установлена взаимосвязь электрофизических в фогохзсххрнчссьнх свойпи пленок аморфного гидрогешпнроазииого кремни« н станов на его основе с параметрами технологическою процесса ai получения г> реакторах пленарного п коаксиального тонов с выбраны оптимальные значение скорости потока газа, давления, исязлехтрсднсго расстоянии с реакторе, температуры подпожкк.

2. Установлены аахономсрнсстя б илиспсшш структуры в тилиткы поверхностного ело» пленок недегироаатюге »vsorcüorc пизригешпировашю! о хремннз в процессе дпралдшш их фотоэлектрических свойств под действием света, s покалано. что значительное уменьшение деградации достигается удалением поверхностного дефектною слов.

3. Определены закономерности процесса хюародкшнкеспеашш в ицднмоа области спектра в гстсрострухтурах на основе сплавов аморфною гидрогешонроваиного креыши. & показано, что изменение спегтрз излучения достшасгся изменением ширины залряцеиной зоны тунельао-тошая днзлектрнчеаапс слоев нз основе a-S«C:H.

4. Установлены закономерности в изменении эл ехтр о-ф i в ï ï ч с с * г т -- -•""•cru тонких пленок на основе окислов Сг^Оз - V2O5 - SiCb в зависимости от структуры, состава, параметров технологического процесса их нанесения, ы разработаны зляоды повышения стабильности параметров резаетианых элементов на кх основе.

5. Установлен механизм текопрохождения в гхп.ванической хонтапе тазмы

тлеющего разряда в инертных газах с резисгннным элементом на основе окислов СГ2О3 - - БЮ2-). Установлены закономерности деградации светотехнических характеристик ва!' свсто;шодов юрцевои конструкции и определены консгрукторско-технолсшческче факторы, обеспечивающие высокие светотехнические и эргономические характеристики индикаторов на их основе Разработаны методы получЛшя бездефектных металлических пленок (Сг, "Л, V, Мо. '.V) на диэлектрических подложках и диэлектрических нленок (Л12О3) на металлических подложках.

Разработан метод одновременного определения комплексной диэлектрической проницаемости и толщины пленок, основанный на совместно,! обработке результатов эллнпсометрических и фотометрических измерений, обладающий высокой точностью измерения. . Разработана методика расчета параметров рсзистивного элемента 8

газоразрядных знакосинтезирукмцих индикаторах. 0.Разработаны методы улучшения эргономических характеристик ин:шкаторсв па основе СаР-свподиодов торцевой конструкции и повышения надежности уо роист на пх основе. 1.Определены условия получения максимальной эффективности автономного источника питания на основе солнечных батарей из a-Sr.II и попнетороп, разработана ме. олгка расчет а иарамстров источника питания.

Результаты исследовании создали необходимую научную основу для заработки солнечных батарей из аморфного кремния, источников литания на снове солнечлых батарей и ионнсторов, тонкопленочных свегоизлучающих йодов, эффективных индикаторов на основе ОаР-СИД торцевой копезрукцин устройств па их основе, резистивных злемеитоз для газоразрядных ндикаторов постоянного тока с внутренней памятью, технологических роцессов изготовления указанных приборов и оборудования для нанесения гоев аморфного гидрогенилгровашюго кремния.

Разработанные приборы, устройства и технологические процессы шдреиы п производство.

а затяту выносятся следующие научные положения:

Оптимальные свойства пленок (фотоэлектрические свойства, адгезия, равномерность толщины покрытия) з-^Н наблюдаются в условиях ламнларности снланосодержащего газового потока, отсутствия в пем пслпмер"?ац]ш, в температурном диапазоне 220 - 300°С. Деградлидя фотоэлектрических свойств не легированных пленок а-5Ш, возникающая иод действием спета, слизана с изменением поверхностной структуры пленки п ростом толщины дефектного поаер^остною слоя, удаление которого уменьшает деградацшо.

3. Спектр излучения электролюминесценции в гстероструктурах р d-1 d п и основе сплавов a-SiC:H сдвигается в коротковолновую область npi увеличении 1Шфины запрещенной зоны тунсльно-тонких диэлектрически: слоев к не зависит от напряженности электрическою ног и а шггснсипаосп излучения растет с уменьшением температуры и увеличением нлопюсп инжекциошюго тока.

4. Электрофизическими характеристиками, удовлетворяющими требованиям предъявляемым к резиепшному материалу газоразрядные знахосшпсзирующих индикаторов постоянного токз с внутренней памятью, обладают тонкие пленки на основе соединений окислов СГ2О3 VjOs -Si02, полученные элсктронпо-лучевым испарением мишени, содержащей компоненты в след; ш;см соотношении: СгтОз - (70 SO) ucc.^i, \'Ч>5 - (10

15) вес.%, Si02 - (10-15) вес.%.

5. Нестабильность характеристик резиепшншо тонхопленочного элемента hi окислов СГ2О3 - V7O5 ~ SiOi, вызванная эрозиен анодного электрода, связана с пробоем микробзрьеров. образующихся на границе анод -резнстивныц материал, и устрашился она формированием в ирнэлепроднон области слоя с повышенной провод>1 мостыо (10 —10 ^ Om Um ') на основе резиставного материала, обогащенного оксидом ванадия.

6. Плазма тлеющего разряда постоянного токз в облает средних к высоких давлений образует с рсзиставным материалом нз основе окислов Сг2<>э -, V1O5 - Si02 в структуре плазма - полупроводник - металл ацжекциошшй контакт, свойства которого зависят or плотности электронов в плазме н состава резпетлвного материала.

7. Деградация GaP:N систодиодов торцевой конструкции вызвана силжетшеы козффшщеита ипж.кции за спет роста бсиплучателыюк компоненты то», свя^.лпого с увеличением концентрации глубоких уровней.

Jltrnibrii вклад автор*.

В диссертационной работе обобщены результаты тгорстачсскич,

экспериментальных н внедренческих исследований. выполненных аэтором гак

самостоятельно, так и вместе с коллегами по совместной работе в ТОО

Телиок" (г.Рязаиь).

Автору принадлежат:

- постановка проблемы в целом и задач экспериментальных исследований;

- непосредственнее участие в создании экспериментальных методик;

- разработка методик проведения экспериментов к обработки результатов;

- непосредственное проведение экспериментов;

- написание статен, докладов, отчетов.

Результаты исследований, обобщеииые в представленной работе.

получены автором па основе личного научного творчества.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены:

1. На Всесоюзных конференциях, семинарах:

Всесоюзный научно-технический семинар "Пуга повышения табильносгн и надежности микроэлементов и микросхем" (Рязань, 1981г., 984г„ 1987г.); Семинар "Применение и перспективы использования ГИП в стройствах отображения информации" (Пенза, 1982г.); Всесоюзный импозиум по ФЭЭ и ВИЭЭ (Рязань, 1983г.); 3-я Всесоюзная конференция Неорганические стекловидные материалы и пленки на их основе в икроэлектрошгке" (Москва, 1983г.); Всесоюзная конференция по заимодействюо атомных частиц с твердым телом (Минск, 1983г.); ;сесоюзный семинар "Технология Г ЛС" (г.Росгов, Ярославская обл., 1986г.); 'еминар СКНЦ и КубГУ "Новые материалы в гелноэлсктронике" (Геленджик, 990г.)

2. На международных конференциях:

Международная конференция "Некристаллические полупроводники" Ужгород. 1989г.);

I4th Intern. Conf. Amorphous Semiconductors - Science and Technology larmish., 1991); ICCMPA (Bahrain, 1992) ; MRS (Bost л, 1992); Intern. Workshop of Physics of Disordered Systems" (С.-Петербург, i 592 ); 16 Intern, onf. Amorphous Semiconductors - Science and Technology (Kobe, 1995); 1-st item. Conf. Optoelectronic Materials (Sheffield, 1995), 25-th IEEE PVSC Vashington, 1996).

ублпкашш. Материалы диссертации опубликованы в 21 статье; 20 юширенных и кратких тезисах докладов в грудах Всесоюзных и гждународных конференций и семинаров, разделы диссертации защищены 16 ¡ горскими свидетельствами п двумя патентами.

груюура доклада. Основное содержание научного доклада изложено в □делах:

Исследование электрофизических характеристик слоев аморфного гидрогенизированного кремния.

Исследование электролюминесценции в гетсрострзтстурах па основе сплавов аморфного гидрогенизированного кремния.

Исследование структуры, электрофизических характеристик тонких пленок иа основе окислов СГ2О3, V2O5, SiC>2.

Приборы и устройства на сспепс г^героетрухтур из аморфного гндрогеннзировахшого кремния.

Фнзичсскгс и технологические основы конструирования газоразрядных шакосшггезнруюнцк индикаторов носгояшю1 о тока с внутренней паиэтък». Светодиодные индщсатсри с торцевым выводом получения и инддгкаторные устройства па их. основе. Зиедрение результатяп пз&тг.

- iU '

Гл.1. Исследование электрофизических характеристик слоев аморфного гидрогеин шротшшно кремния

Введение и постановка задачи

Исследованиям в облает физики и технолопш аморфною пцфогеннзнропашюю кремния (a-Si:H) у дел я ei с» большое шшмапне. чю связано с возможностями создания на его основе различит юнкопленочнык приборов и устройств, покршии иа нскрисгдллнчсских ио;ио<кка\ большой площади, имеющих низкую стоимость и пысокие нофебшельскне качества [В 3.13. 16].

Одной КЗ основных областей применения а Si:It яалякнея солнечные батареи [В 12.14).

Анализ современных тенденций pamirni» солнечной шеркпнкн показывает, что солнечные батареи на основе а Si:H лоишшрукн в облает тонхопленочных солнечных батарей н объем их арен шодспи сосздиляе! более 20% общего об тем производства солнечных tu ирей. '.>to связано с тем. чю себестоимость нх в 2 - 3 раза ниже, чем у солнечных батарей из кристаллического кремния, хотя эффективность прсобраювання vennaej з !.5 раза. Важнейшим фактором в развитии солнечных батарей из а St:Ii являек* ' знерго-, ресурсосберегающая и эколошчески чиаая- ¿ехполопг» га ■ изготовления [В 14). •

Дле решении проблемы освоения в «роггаодстЕс солнечных батаргй на основе a-Si:H необходимо про;юс всею решить проблему разработки н изготовления специализированною технилотнчгското оборудования. i.oiupoio отечественная промм-итештость пс производит. В сюпи с зпш в напояшей рабой рассматриваются вопросы конструирования тсхнолотическсго оборудования для нанесспня слоен а Si:H и сплавов и а ci о основе.

Длк ошимизацнн технологическою процесса необходимо устапонеть взаимосвязь между характеристиками пленок 2-Si:II а параметра«;! технологического процесса.

Одним кг осиовиых напра&дспац исследований идя« es изучение процесса деградации фотоэлектрических съойаг- цдсио~ s-Sr.H.

В настоящей главе прнзгдеиы результаты по:

- исследованию процесса роста пленок a-Si:H в praxi ори плалзрного -и коаксиального типов, п изучению взаимосвязи пегтрофншчгскнх п фотоэлектрических свойств пленок a-Si:H а а Ь'тС:Н с параметрами технологического процесса нх осаждения;

- изучению шшяшш поверхности на деградацию фотоэлеирнчссхих свойств ислегпрованных пленок a-Si:K.

1.1. Яем;яз85зш5 я доработка сбешоваиав в Тч^пояогзз вавесетпз

а,а~5Ш

При ?г,сработав тсгдасдсптсскгого оборудоаааая яда паассекпа плгясх

а-ЗДН пр^По-'-пго кгл:сшг, сбсспгети

- .'лг^г.-п-по т/жуос-ч.гггче в пяашгх;

- зпгясую пскрмтаз ^э тэясш:»;

- тл'еогг/ю яри сохранении хатааза

- возксгзюпь заф-дгл!"!»'? упрзвдаяь пзрзксгрп?4к тгхвалгпгсеского

1Ъ:» •»-» "г-ту бмз sr.iT тс.-2?«злспгеесвза! зроагсе

азпе:кп?5 гтт.чч-г'г- г-ггсжгипи* гкм^оджгйщйх сисссй а

пягмк с с:::: -•>. Просг^роаадесъ ¡катала ргахггсроя

ярого-::: сто тг]} л"! I ¡^сглее-; а-?.г.Н ялл »гжжшпй

прк'-'ггп« птт-^гггрглур; 2} ..г? гг^тегакл ШфктаЙ па осясве й-5Ш ¿»а схаююй формы.

В пгрзом cry-r.fi ис;ьоль?.ов£2с;с ргзхгжр йлоасго -лпа (р:*;. 1.1а}, во псесм -т, -ги - рссстор хсг-гспазллсго тага <рпс. IЛ 6).

а) о)

не. 1.1. С;:е;.;а реакторе?: а) пяаяарьый (1 -гсрпус, 2 - подвозая, 3-ВЧ-тегтрзд. - ггпс:. 5 - система лодачл газон), б) коаксиальный (1 - корпус, 2 -пщеяшг, 3 - ВЧ-эдскхрод, 4 - азояятор, 5 - натреаэтегь).

В персом решал ре ВЧ-элепрод в знде плоскости параллельной здюзекам-расположен по центру реактора. Максимальный разяеа иолзозст

300 х 300 мм. Вакуум в системе обеспечивается турбоыолекулариым пасосои ТМН-500 и роторным насосом АВР-50. Предельный вахууи - Ю^мм.рт.ст. Система нагрева обеспечивает стабильную температуру до 30Э°С на подложке в равномерное се распределение по се поверхности.

Коаксиальный реактор имеет диаметр 600 мм и высоту R00 мм. Система нагрева обеспечивает температуру издетгй до 400°С. Предельный вахуум -10"^ мм.рт.ст. Изделия помещаются на элеэтроды-деркателц.

ВЧ-генератор в обоих случаях работает на частоте 13.56 МГц Мощность генератора изменяется в первом случае в диапазоне 0 - 250 Вт, во втором - 0 -1000 Вт.

Извеспю, что наиболее сильное шшс па характеристики илслое а-Si'.H , s следовательно, и ва параметры приборов иг его основе охазиваст примесь кислорода, в содержите его в плешеах не должно превышать 10Í8 1/сыЗ. Основным источником кислорода saaseics натежаиве воздуха в реактор JB.1.]. •

Скорость образовать примесных дефектов в плане определяете: явлением хемосорбшш. При нлзхзгх давлениях в регсторе она пропорциональна парциальному дзалышю газовой компоненты, Анализ процесса роста плсихн s-Si:H в \слов)юх остаточной атмосферы похазызгп, что относительную атоииую коипалрашпо примеси (C¿) в осаждаемом материале ыошш определить ш формулы:

—т— <и>

cea b - Еолачесп'овтоиозвиодсгуаесрзмеса, гг. - масса атома Si,

i¿ - коэффициент вхождения српмеса в шзшзгу a-Si:K, p¡ - парциальное лаалскве тазоьой иоыпоаеяты.

- масса i-коипоиешы. р - удгяьиьй" БСС Si, R¿ - esopoen. роста шкгзш а-5Ш.

Даглешге газовой i-xoimonenru сшааао со скорость» ватехгшз соотношением:

pi=-. (1.2)

" kTQNJl-т) * '

где Rl -. скорость нагогакил,

Р - давление газовой смеси, Q - объемный расход рабочего газа, Nl - чдело Лошмндть, у - коэффнпаеят дспользовати газовой слссь.

Коэффишсэт для ктзслорода рззеп 2,4-1 О*5.

На рис. 1.2. приведена зависимость холцентрашт кислорода в лленка 1-51 :Н от скорости роста пленки, скорости прокачки а натсяання }48].

лс. 1.2. Загяепусстъ п от скорости роста плешса (а), гхсрссгга прокатла (о).

>р= 10= = 10-5(1), Ю-4(2), 10-3(3), 10-2(4)Па-мЗ/с.

(р = 10 Па; Рч = 0,1 пик; = 10-5 (1), 10"* (2), Ю'З (3) Па-мЗ/с.

Песледсгиштпг влияния даштешш а расхода газовой смеси, гео^етр^я

:одясго отверстия па '-»авномгрпосп. тошзпиы покрытая показала [42]:

/ ^ \

лысохпл оав:шмезность похрыпгз | — < 20% достигается при 0,4<рй<0,7

' )

ии.рт.ст.-си для пяссксго реахтера; 0,4<рЗ<0,9 км.рт.сг.-см для хоакспплыгаго эягхстрода (рке. 1.3); оптимальный расход газа (О) - 5-50 см3Л\пш;

злиянде переходной обпасга на — уненыггается с ростом давления гззозол

Ъ

смесл в предзлах сттгж.гальпых згачгпзй

Установленные знамения ра, Q есетт.етспзук>т области ла^лшнарного ■-епяз газоз. Одяатсо выполнения одного условия ламянсрнссга потока юстатотно.

Иегхгзоззнпя но возногшсстя уватчеляя староста нзлгсетгя пленок с ъ:а угеетченпя ггроизЕодлтезп-люстл т ех:: элгттл ? гксго процесса з •пеенея гсзчеегаа пленок псхаазлп, шв основным лпмшнрующнм фа:ггсрои ¡ешеглш : ~ой проблгмы згздяетса процесс газсфззнон полпмершацлн в адовой плазма.

На ряс. 1.4 пс:зз?па область полдмердзгцгш дзя снлзцсеэй дхггшзл в с::с?л реахтсрз {57].

-J4-

Л

i - Siïij • 100% 2.SiH.+S0%Ar

SP"**»" _ - - _ _ _ .

WWM

lUiljW

<?2 o A 0,6 n,e i,Opú,icíp-ta

С,02 C.C4 0.6¡> C.03

cu»

Ряс. 1.3. Закиимоста, piimûUiEiîùcra fai. 1.4. Ззяиипгояъ сздроста тошцшш nsciisa от pd: рмга пшпзз oí ЕЧ -uomnoets.

I - urociañí реазп-ор, 2 - sosxcaasuaaS 1 - р = 0,1 тер?-. 2 - р = Q.2 терр, pcaiTop. Ъ - р с 0,4 тер р, 4 - р s 0,6 тс?р.

Умсдыдада csopccra nojniûcpiaîitîu а уаедачкнза спроста роста плаîojc удастсг доБуща вадашгм & разрдцаь^ цроиезэ-тс:: плоскою pciurropa ссш: к ccscouomkuu киаугьлнего ВЧ-рззрэда = i-I.S^Pu). Набяхэдасмыа ззхииомерзасгп c&xuuu с сгабаасссгии сахшоЕой азалии.

1.2. Злгстро^глачгг^г хзраст«pa«rasa ся&са с-£1:П » us Ettiiajscain» г ограмгтрз!» B^CHE-ÍCZ as вазуикаа

Пра «тпилпацал гехкогапгкггого працжгг. jaspsas

ззвр&дащоЗ асш » ictsaossí: элсарзараслдиосп. фогопросодздосп. (cp¿). ^ опреясгааась еггздгр'пегд sonesoa ta зазагааопа (cùjv)^" <- f(bv).

гд( и - noraosjauas.

яерззю» сра цогг-dííu обзучази зхптсоистричгспщ uci одой и:.

150ы&г/сгД Толиута пдгйсл оггредеызагь аллаасомеггре ЛЭФ-ЗМ {X - 632,5 :r¡¿>.

Конструкции еоаагчпото алагеагд casaa^u pu; Ï.5. Cosier элемент пргдетталгег eooclij-—i-a Cïpy^jpv.

|bv

, rro

Al

SnO..

Л>АЧГ..... .............-

j /' У s' f I у////' ■ - г ' ' s/

CÏ3S.

îhv

s) 6)

Ркс. 1.5. Конструктах содп.'чпых алсмигтоЕ; с) - стеклхцнаа аодяогзса мсташшчссиаз подножка.

б>-

5

2

Основное направление оптимизации технологии нанесения слоев a-Sí:H: улучшение характеристик нелегированного слоя a-Si:h (получишь максимальной фото чувствительности);

Максимальная фоточувствительность слоев i-a-Si :Н достигалась выбором скорости осаждения пленок и температуры подложки. При этом учитывались результаты исследований других авторов по исследованию зависимости плотности дефектов в запрещенной зоне от параметров технологического процесса.

На рис. 1.6. показана зависит -стъ Opft, t<j и Eg от скорости роста пленок при различных Т [52].

Температурная зависимость плотности дефектов имеет минимум (N(E) < при температурах подложки 250-270°С. Этот температурный диапазон соответствует диапазону достижения максимального к.п.д. солнечного элемента.

Максимальная фото чувствительность достигается в условиях отсутствия полимеризации а реакторе.

а,Ои-1см"1

Б8,ЗВ

1.7

1,6

1.5

100%S¡H4

^ ¡зо^с

160°С

26й°С

0,15

0,3

R,-

нн

б)

Рис. 1.6. Зависимость фотопроводимости (стрь). темповой проводимости (о^) (а) и ширины запрещенной зоны (Е^ (б) от скорости осаждения пленки (Я), при различных температурах подложки (Гц).

Таким образом, комплексные исследования по изучению взаимосвязи электрофизических и фотометрических Характеристик пленок а-8йН и параметров технологического процесса показали, что максимальная фоточувсп тельнссть, высокая однородность толщины покрытия и адгезия пленок дссгагается 'в условиях лзмннарноега силаносодерлсашего газового зотока, отсутствие п нем полимеризации. Зги условия обеспечиваются зыбором геометрических размеров реактора, скорости и давления газового тотока, мощности ВЧ-рззряда, которые в свою очередь определяют схорость

осаждения пленок.

Скорость осаждашя в мощность разряда ограничиваются явлением полимеризации.

Адгсшошше свойства, концяпргцйз дефектов в ш-та подвижности плевок зависят от температуры подложек, оптимальное значение

температуры подложки 220 - 300 °С.

Создано технологическое оборудование для во лучении слоев а-ЗкН. пелальзуемых дли изготовления гетхроструктур н покрытий.

В результате оптимизации техиолоппеского процесса получения слоев а-Ж:Н получены пленки следующих параметров:

1-слой »10-'0Ок-1сыгЬ энергия аггпшашш (Еа) - 0,8-0.9эВ; - 1,5-1,6эВ; ЕгГО - 4-10-4-^ К"'; ьжиимальнал плоти ость состоянии в запрещенной зозс - 5-10" подзвжносп. но распространенным

состоянпяи: Ид - 10 рс -10

Дтслой сг=Ю-20м-1сз-1;Ег = 0,2 эВ.

Е^ШЙ ® Ю"3 Оы-^см"1; Еа = 0,3 эВ.

1 Л. Нсеясдсагшзг швшгая поасрхпосш па дярадзтшз фотоздгэтрапссюгх

свойств и-Sr.il

Деградздш? фотоэдггтрачссйгя сеойстб а-БиН, вызванная светом, .кидаса! одной га осЕовньа причин, ограничивающих достижение высокой эффекппзаосто сшшсчтшх батарей на его основе. Известно, что длительное оссещапте а-ЗкН щлездег к ухулшешоо сто фотеэлехтрвчеааа сзойста (зуфетг Стсбдфз - Вронского). Считается, что врн значительном осЕещешш а-5пН щкшеходат образование дефектов типа оборванной се2за. которые п юлшоти. цштрашз рекомбинации фототснерироиантшх ирс;пелс1з ¡В. 2.3].

Роль поверхностного слоя алгнхн а-5г.Н в анализе калений, пронеходащзх и а-ЙкН (эффект Стсблсрг - Вронского, иг-лсшт на р*- I границе СЭ п др.) нсдооцашадлась, нкыотрг на то. что ипоге: к:отерп:лестальшс факторы аодсгсдьстоу-зот об обратной.

В пягахах а-51:11 моито пидешти дге области: область со сформировавшейся структурой в зону роста. Последняя область аиссг мета стабильную структуру. В . настоящей работе згсаеримснтально исследовано тшшше воверхшет на деградацию фотоздаггрнчеоста сеойспз в а-5нН [В.5].

»

Метосиха зхсгаримяаяалъпых исследований основала на возом методе, предстайтоощеи собой совместные фотометрические н здлкнсомстричеожг измерения. Согшестнос использование зялиисомстр! теекпх измерений и измерений пропускай» (шп отражения) образца на одной длен? бо.иш

позволяет определить три неизвестных параметра слоя ^толщину, е^ ц решая систему уравнений; ~

1ш[<1Ь(Ч'.Л,£Ь)] = 0, г -г{&ь,Яе[<!{,Д,е(,)|) = 0, Х-|(сЬ,Ке[<1Ь(Ч',Д,сЬ)]) = 0 где ¿ь - толщина пленки, I, Т - измеренные величины коэффициентов отражения и пропускания, г = | Я! 2, {= IТ12- расчетные значения.

Этот метод дает возможность измерял» толщину поверхностных слоев а-5гН на уровне 2 - 3 нм [53].

При исследовании использовались образцы а-БкН приборного качества. Толщины исследуемых пленок изм тлись от 30 до 350 нм. Проводимость измерялась с использованием планарных контактов.

Облучение образцов проводилось источником света с мощностью до 7 Вт/см-2 в импульсном режиме (для устранения отжига).

Результаты исследований позволяют сформулировать основные экспериментальные закономерности (54 - 56,67]:

- с ростом времени облучения увеличивается толщина поверхностного слоя, и наблюдаемый эффект не зависит от напраюг шя облучения. Предположительно, образование слоя связано с повышением концентрации водорода, путал образования 5ЩП групп;

- независимость структуры поверхностного слоя от общей толщины пленки;

- отжиг ведет к умеяьЕтешяо толщины поверхностного слоя;

- отжиг не изменяет свойств (в}, £2) объемной часта плеяки вплоть то 300°С;

- установлена корреляция между толщиной поверхностного слоя и. фоточуЕстаательностьто (рис. 1.7а).

1,0

о,»

пгпг^отгка и

1 ¡саггил

1

| 0 ^л^ч^згз^ I

О,) 1,0'35.1®

а) б)

тс. 1.7. ЗаЕПсиносгп'фаточувствптельпоста отползшим поверхностного слоя ) (а), изменение фстопроводтюгтп (б): в - эксперякгнт, —расчет

При анализе результатов а качестве модели псзерзЕшаною слоя выбилась модель из смеси объемного материала п пустот {Ыпгыяая доля 20%).

Совместное решение уравнений непрерывности для поверхностного и объемного слоев в условиях, когда генерация носителей заряда осуществляется только в объеме и рекомбинация определяется одним типом носителей заряда, позволяет получить распределение концентрации носитсл<..1 заряда как в объеме пленки, так в в поверхностном слое.

Распределение носителей заряда в объеме пленки имеет вид;

4^4

пЫеСп-Ки-и,)—Ц-Ь—' (1.3)

Чс)

Распределение ног-пелей заряда в поверхностном слое подчиняется заходу;

• Мтт5

П$(х) = п0-\7 ' (1.4)

ЧЙ

■ к-оЛ-Ь^)] _ _

Г!КПа-----¿—5—= V ' (1.5)

нгнчэ

С- скорость генерации носителей зари», X, т& - вреих жизнн носителей в объеме в на поверхности.

В - коэффициент диффузии, ! - толщина объемного и поверхностного слоев. Из равенства С = К (Я - скорость рекомбинации) находим общее число носителей:

где По

N = (1.6)

«Иг)

сК {Ь5)

Используя два последних уравнена можно рассчитать зависимость °р}1 (°рЬ Расчет покалывает хор'ошее совладение с

экспериментом (рис. .1.7а). * >

Таким образом, можно предположить, что обт*мной рекомбинацией

носителей заряда можно пренебречь. .

Полученные результаты свидетельствуют, что, во-йерных,

индуцированнап светом деградация фотопроводимости в а-БпН зсроягвм зссго обусловлена изменениями поверхностной структуры пленки; ло-втсрых, зга изменения связаны с ростом толщины поверхностного слоя; в-третьих, поверхностный слой определяет рекомбинацию носителей заряда.

Исследования влияния поверхности иа деградацию фотопроводимости ¡-слоя а-5Ш показали, что удаление поверхностного слоя после облучения светом приводит к зосстановленто уровня фотопроводимости и дальнейшему резкому уменьшению деградации (рис. 1.76). (Удаление слоя осуществлялось механическим путем.) [67]

Гл.2. Иеследовагшс электролюминесценции в гетерострукту-раг па оспозе сплапоз аморфного гпдрогешгзярозпшюго кремспа

[Введение а поста.нол.та задачи •

Исследованию явления элегаролюшшесцетцпн (ЗЛ) в тонкоштеночных Гетероструктурзх уделяется много внимания в связи с получением ЭЛ в инфракрасном и видимо?! диа.-а^опе спектра. Создание тонкопленочных СИД ¡1ривлекаег внимание рззрзботчжез индикаторов высокого разрешения. Достижения в этгой области сптозлектрсникп свидетельствуют о возможности получения излучения во всех диапазонах видимого спектра. К настоящему рременп колг.о выделить два основных направления создания гопкопленочкых СИД на сспопе сплавов а-Бг.Н [В. б, 7]:

- использование МДП структур. Эти структуры перспективны для получения излучения в сипе-зелгвой области спектра.

- использование рм-п структур. Излучение в этих структурах наблюдалось з красно-желтой области спектра.

В настоящей птавеиризедены результаты исследовании по изучению ЭЛ з р-т-п структурах на основе аморфного а-Б1С:Н. Основные направления ■всладовании:

- оптимизация техкологап получения слоев а-5гС:Н;

- исследование ЭЛ в р-ь-п структурах;

- исследование ЭЛ в р-1-п структурах с тупельно-тонкими диэлектрическими слоями;

- оптимизация зонной структуры р-1-п С1ружтуры и ее конструкции-с целью повышения эффективности излучения;

- изучение механизма ~ЭЯ в тотсопленотных р-1-п структурах с тунельно-тонкимн диэлектриками.

2.1. Оптимизации технологии полуюта ишрокпзпиных аморфных пленок на основе a-SiC:II

Спехгралышй состав в интенсивность кг—"чаемого света полупроводниковых СИД определяете» шириной запрещенной зовы материала, в котором происходит изяучатецьная рекомбинация, спектром электронных состояний и вероятностью конкурирующих безизяучатсльных переходов. В токкопленочиых структурах на основе p i n структуры рекомбинация идет в нелегированиом слое, полому cío электрофизические характеристики в определяют спектр и интенсивность излучения.

Для создания p-i-n структуры использовался a-SiC:lf. lia рис. 2.1. приведены завнсимосг Eg от температуры подложки, ддплсиня газовой смеси, от содержания мспша, от расхода газа. Наблюдаемые зависимости объясняются сложившимися представлениям» of> ншенешш структурной сетей пленок a-Sn_xCx: К при изменении ce coa ana н условий осаждения.

Известно,' 4T( "iu сдвиг максимума снехтра ихтучениз относительно был минимальным, необходимо о&есисчдоь резкий спад плотности локализованных состояний вглубь ширины запрещенной зоны. Скорость спада плотности состояний коррелирует со ошросшо тиснен ни коэффициента

поглощения (коэффициент В в формуле а(и > = ) от длины волны.

aba

Ha рис. 2.1 показана зависимость В от состава газовой смеси. Видно, что с ростом концентрации СН4 В монотонно уменьшайся, особенно сильно ерв содержании СН4 ¿ 8G%.

Максимальная ¡дврнна запрещенной зоны и максимально сошодчний коэффициент В наблюдается у образцов, полученных ш сиссн с ссдерка-шеи CH.4 > 80% при температуре поддели Tg = 175°С. Eg = (2м - 3.0S эВ). В = 400 - 500 см-1/2эв-1Я.

2.2. Исследований вольт-аияерпых гарзстсрксгок и ЭЛ в взлупггощмх структурах (59, 60, 65, 66}

2.2.1, p-i-n структура

На рнс. 2.2 приведены В АХ а шпенешшостъ ЭЛ p-i -n структуры. В пробойкой состояшш прв подаче 1мпря/кення 15-20 В в структуре наблюдались яркие желтые вспышки рекомбинацнопнего нзлучипш. наднмо связанные с образованием микроцлазм. Низкий уровень сигнала ЭЛ связан:

1)с недостаточным уровнем двойной пнхеекцпп иерз: новееных иосшстей а высоким уровнем повгрхкчетной рекомбинации а р-i и n-i границхх;

2) с дефектностью структуры i-a-SiC:H, что приводит к эффективному росту

-21-

А— СН4 - 80%, р = 0,3 торр О - СН4 - 80%, р = 0,3 торр

= 10 сиЗ/са: Q = 10 сиЗ/снс

О- Т5 = 225°С,р = 0,1 торр,

V/ - 100 ед, С? = 10 смЗ/сек Д - Т5 = 187°С, р = 0,3 торр, У/ - 75 ед, <3 = Ю см^/сгк О - Т5 = 225°С, р = 0,1 торр,

\У- 100 ед, 0 = 30 см-/сск Р::е. 2.1 а,б) Зависимость Ее от содержания метала а) п температуры подагазхкн б) дшг различных температур подяотт (Т^, давления (р), ВЧ иопщоста (V/), расхода газа (0).

Т-.Д, отн.та. А /си1

В.-ЛЕ^

800600" 400 '200

О-

д-

Т. = 225°С, р = 0,1 торр, Л¥ - 100 ед, О = 10 с-тЗ/сек Т5= 127°С,р = 0,3 торр,

Рис. 2.2. Зависимость интенсивности ЭЛ н В АХ р-ь-п структуры

V/ - 75 ед, <3 = 10 смЗ/сек □ - Т5 = 225°С, р-0,1 торр,

^Зед, С> = 30 смЗ/скс Рис. 2.1 в) Зависимость В от содержания метана дшг рсзлпчйых температур подпожш (Т2), давления <р), ВЧ мощности (Ш), расхода газа (О).

• сс -

бгзнздучательной рекомбинации.

В дальнейшей ксслеаюЕаяксь р-1-а струэтуры с тувеяыю-тошенми ддзлеэтрлчеелтя; сдоями (ТТД), вискиек ширину задрацашоЗ зоны более ЗэВ.

2.2.2. тМ-п структуры с ТТД

Введение ТТД позволяет повысил» уроЕаь внжекшш в осуществить впрыскивание горячих носителей в ехтвзный ¡-слой в распространенное состсапне. В результате неравновесные носагсаа галучатсльно режоыбтшругат аз более Бысокоэпергетческих сосгогний ц, следовательно, спепр ЭЛ смещается а область коротких волн.

На рис. 2.3 коь.-занг зоанаа структура р-т-а с ТТД.

Дяз иозучтпд эффешшкон ЭЛ в структурах аа осшвс а-5]С:Н в работе использовало? следующий подход:

- выбор тагах технологических ргзагаоз получения пзгаок а-БгС.Н. которые сбсспечЕвают Ее > 2,3 зВ, пра зп-чешоте коэффициента нгкдевг заансамосга В> 'ФОоИ^эВ-^;

- Есрхшш предал Е3 дозгаеа о&хвешь водучвгае шжсгвкошздх ютоз более ОД А/сц2;

- параметра слоев структура должай обеспечил» получение щксхцаоаных

оход до вглачла сорлдха 0.1 А/си 2;

- Есслгаовать шшакяс различных тсхяояогачгсгЕЗ фзктороз ка спектр ЭЛ с целого пошшгнкя его нтепшзиссго а смсщгшгз а кораггоаодцосум область снетрг.

п • а.5!СЛ

лл_

Л • й-^СН

1ТО

0

; м*

7 сэ

53 ва

15 са

4

Ьу а)

6)

Рис. 13 Конструкция р-1-п структуры1упельно-то1шш дазл/олршеои а) о зегшая структура б).

Наиболее важной характеристикой излучающей структуры явлзггте! пробойная характеристика, поскольку она предалзег максимально загглолоше прямые то: 1 и максимальную ЭЛ. На рис. 2.4 показала зазыспмость. цреб^йного тока от содержания метана а скссд.

струиура р-йч^-п

К

50

Рес. 2.4." Зависимость предяробойного тока от содержания метана.

Установлено, что при увеличении содержания метана в.смесп более 70% пробойный ток становится столь незначительным, что использование подобных структур в кзчестзе э лжк цю лк> вгпксспентиых певозмозкно. Невозможность протекания значительных токов через структуру, говорит, во-первых, о той, что транспсртный параметры носителей (в первую очередь поднихспостъ) резко ухудшаются с ростом содержашга углерода, и, во-вторых, о то и, что с ростом ширины запрещенной зоны пелепгроваппсго а-31С:Н. неравновесны» псси~елн инжектируются все глубже на локализованные состояния, подвижкссп» по которым крайне мала (65,66].

Зависимости предпробойяого тока и пробойного напряжения от толщины пелегированного слоя а-51С:Н показаны па рис. 2.5.

Установлено, что пробойное напряжение прямо пропорционально увеличивается с ростом толщины ¿-слоя, а ток уменьшается нелинейно - с уценьетеяпеи толзшпы резко возрастает. .

АЛ»*

и,з

0,1 и-,-, -----

юо , ■ 200 а5,кя

■ас. 2.5. Зяедспиость предпробойпсго тска (I) и нробявного.нзпржксчнл (2) от

■олщпяы 1-СЛ03.

Тахое поведение щчдаробойвого тока ссядсгсльсгвусг о развитии инжекционпых процессов при уменьшении толщины ¿-слоя. В пашен случае I - где п * 5.

Таким образом, уменьшая толщину ¡-ело* можно добиться значительного увеличения плотности тока для шнрохозонных материалов. Наблюдаемые результаты получены для сдсеа а^-БК^Н с Ег - 2,72 зВ.

Использование более шнрокозониых слоев затруднено рядом причин:

- сложностью получения тонких слоев (<20 нм) без дефектов (захороткп. проходы п тд.);

- тошше слои обладают меньшей злехтрнческой прочностью;

- Бозншшовепием флуттуадЕонных эффектов в тонких сдоях.

На ВАХ люминесцентных структур можно выделять тра участка (ркс, 2.6). Прп напряжениях меньше 10 В прямые в обратные токи сравнимы. Эта область может быть охарактеризована геаерацаовно-рекомбннацаошщи характером пратеггющего тока. В области В, между 10 В в 15 В. ток увеличивается быстро п хорошо описывается тунелышм механизмом через ТТД. На участке С сцлълог влизнае сказшаст плутредкег сощкгшвленвс структуры.

2.2Л Иестедоодпле зхаяфояуптеяаж'Ч

Иссдедовадцг ЭЛ козгазего усталость скаующкг захоиомгрпоси; (53.

- уисллченпе ширины запрещенной золы (Вг) тунедьпо-токгах гхшлектрнчгсшх сдоев едлнгает спектр шлучелн? в г. о рс п;о с о ли а б у»з область (рис. 2.7);

- максимум спектра ЭЛ не нзиенялтз с нзиененБеа ыапряаеииосгс ¡филожгкиого к структуре электрического пол: (ркс 2.7);

- нртелсишюсп, ЭЛ нанг-лепя с ростом темперзтурц в соотвггсгсшз с

!эл -«хрг'-елпо), гдекТ0 - 2-'*0 мой, й - кТ(рас. 1.3);

"Г"

4 б 8 10 20 II, Б Рас. 16. ВАХ структуры при кош»тео2 тожгрзтург.

4

5.5):

Iu> от«, ед.

1,0

0,75

0,5

ns

0.9 1.0 1.1 12 13 14 1.5 1.S 1.7 1S ÍS 2.0 2.1 2.2 23 24 hv.iB "bc. 2.7. Спектральная зависимость спектра ЭЛ. 1) p-i-n a-Si:H; 2) p-d-i-d-n -Si:H, Eg ттд = 3,0 эВ; 3) p-d-i-d-n a-Si:H, Eg утд = 3,5 эВ; 4) p-d-i-d-п -Si:H, спектр (3) нормированный ca спектральную чувствительность газа.

ozh. eg.

JM, ora. ед.

50 100 150 200 250 300 Т.°C 'не. 2.8. Изменение интенсивности пестра ЭЛ от температуры.

0,001 0,01 0,1 1,0 I, иА Рис. 19. Зависимость пнтенсивностн ЭЛ от тока. .

па зависимости пнтепсинпосга ЭЛ от величины нпжехиионного тока наблюдается, после некоторого порогового значения тока, линейная зависимость (область А на рис. 2.9) н область насыщения (Б); чзкболяяая яркость излучения I — 5 кд/м^ в красно-желтой области спектра таблюдалась при плотности тока ~ 200 г-гА/гм^ на структурах с тунельно-:псп5п! д!Езлс1стр11чес::к.'.п1 слоями ' ' ' •

При анализе возможного механизма излучатеяьной рекомбинации в тгеяуемых сгрухгурзх наиболее вероятным является следующее [бб]: щжекцпя в светопхчучакзщий ¿-слот'; происходит тунельньш обр 'зон через ТД, прн этой пшкегстярова^пгыг носители имеют большую энергию; нектр излучения формируется. в- процессе термолизащщ инжектированных

носстелей, в ходе которой они значительно понижают свою энергию, попадая внутрь шеяи подвижности.

Гл.3. Исследовании структуры, элек рофнзячсских характеристик топких плевое аа основе соедвпсипЁ оквелов СГ2О3, V2O5, SÍO2 '

Бссдевае в постановка шик Охсадвые аморфные полупроводники - одни из основных классов аморфных материалов, исследованию которых уделяется большое внимание [В. 8,9].

Для создания ряд» приборов, в частности газоразрядных знакосштгсзирующнх индикаторов постоянного ток» (ПСНПТ) с внутренней пишью, необходимо примените гонках резиспгаиых слоев ва большой площади. Анализ электрофизических свойств различных материалов показывает, что наиболее подходящими свойствами обладают оксидные аморфные материалы на основе оксидов переходных мспшкн Однако ори разработке такого материала необходимо решать ряд проблем связанных с обеспечением стабильности а воспроизводимости его свойств, созданием технологии его нанесения на большие вдощада (не менее 100 х 100 мм х мм).

В П£сго£ШШ raase приведены результаты исследований структуры и зяеырзфшических характеристик тонких одело» вз осиовс оееслоз Сг^О^. V2O5, SÍO2. которые Бсводьзуотса доз езздзизэ рганстшшых здемеатсо паасти в ГЗСИПТ.

Оеиошше еадраалапя сссяедосанЕй:

- вегкдакшше структуры н элсктрофщичесякх хгргггервстЕг иатерпалез;

- разработеатехпологстнанссагз^резаспшаихспоеа;

- .¡ссЕсдовгяпе зрозтз резиепшгого игтерпада и контактной oósacm;

- исследоашше особенностей работы реэзстазнсго лхмезтг о yxsosrsz гшпдашзчссгсго контакта с шшиой тааощего разряда.

3.1. 'Методы егьагдокцаы

Исследование структуры пдсяог проводил ось. слсдушпшиа истодагдп

- дафргищв ждлетшх мотрояов на здетрографе ЗГ-ÍOOM. Тодщша, ксскедуекых nsenos. составляла 0.1 - I lku;

- стфраграезой свелроскотш ва саек:. огргфе ИКС - 23;

- электродного парамапагшзго реюпанса на радио.асстрз^егре РЭ- 1305. Спектры ЭПР снималась для даух температур - 77 К в 300IZ

этом методов прогедаш в МГУ при участка С.Н. Спзсвбкпной г. Л.Д.Богомолозой)

'■ йссяздоззддг алгдкатюго состава пдепех проведдяоп, гютдзн

¡еятгенозского микроанализа (PMA) на мнкроаналпзат ре JXM - 50А. Ьпшшем подложки на измерения, как показали исследования, молено ренебречь если ускоряющее напряжение - (30 - 14) кВ, ток зоши - 10-" А, олщнла пяспхя I - 2.5 мхк. Обработка результатов проводилась по бщепршптей методике.

Исследование электропроводности слоев проводилось двухзоцдовым сто дон, при этом зонды имела плапарпуто конструкцию. Погрешность шерегох* метода не превышала 15%. Тек: :ратурная зависимость тсаролроЕодпостп измерялась з диапазоне температур от минус 10GCC до ЗООСС .

Исследспатае злехтричес"«: " прочности резяепшяых материалов гаазвоЕилсг» па А-ШМ-стругсгурах з статической п импульсном режимах. ссяедоЕзпкя и пмаудьспом резкпмг ^¿водилась ерз даятяълестз шяцшьса • 50 мне до ГООгпсс. Погрешность s ':з;гегеняп злеащпгчггкой прочности стазллла 15-20%. ;

Адтезгы плене:: одептгеалг.гь ?гетозва сдарапы^азн'-л, ссноватшм на жапичееком снятая пленок »«Sssnf-îicxofi нгаой при :шогокрггоом ззратао-поступатгльнон дз-^кеппл £5 по поверхности пленка. В качестве тер г; г.л а иглы использовался вольфрам. Момент сп.тгсл пленки опредглхчея микроскопе М5С-9.

Дефеяпестъ етчсх ояе®!Згп;:сь по яодлчеспзу трещин а сквозных пер

шшщздд 1 СИ- ялспгп-

ВяутргтяЕ; напргзхенш' п ш&ятгг олределяяЕсь по углу изгиба тонкой одяпей пластины послз паиесгигл на пег пленки. Угол изгиба зпорптюнален величине напряжении s пленке, а направление кзгкба )йктсрлзуст ВИД вгпряткнтз.

. Тсхяолопш излучения плеток

Для наиесепак выбран метод- элехтронно-лучезого испарения (ЭЛИ), вменялся электронно-лучевой испаритель с пушкой, им сошен кольцевой ьфрамовын катод п злектрсстатачегхую сгстсму управления электронным ом (устзногза УВН - 2М - 1). Испаритель работал з непрерывном рг:-:яме.

Разработка ЭЛИ-техколопш резистнлпых токкоплепочных материалов га связана с решением следующих проблем: rcipatieime влпкнкя примесей; спслепне у-тойчнпего испарения М'тлепи из тугоплавких оксидных гриалез, лкетщих высокое удельное сопротивление.

Эти лре-'-демы решались путем разваботтса технологии изготовления is:m и лкбора конструкция катода электронной пушки [32,33].

В работе использовалось безтагельпое пепаренне. Технологический десс взготоглшвз мяшеш состоял из следующих операций:

1. изготовление композиции определенного состава, 2. прессование композиции в кварцевой оправке, 3. спекание на воздухе при температурах 600 - Ю50°С (в зависимости от состава). Давление при прессовании, температура к длительность спекания выбирались такими, чтобы гиошостъ мишени составляла 0.4 - 0.7 от максимальной. При такой плотности удастся обеспечить необходимую формоустойчивость мишени.

Устойчивость процесса испарения видимо связана с тем, что в результате уменьшения плотности мишени под действием электронной бомбардировки происходит возникновение микроразрядов по порам, что приводил к возрастанию проводимости мишени и быстрому се разогреву^

Равномерность распределения плотности тока но поверхности мишени достигается использованием двухпетлевого вольфрамового катода.

Температура подложки при ваиесеияа пленок составляет 200 - 250°С. При згой температуре достигаете* хорошая адгезия пленок.

33. Структур«' плмюг |! 7, 38]

Пленхи на основе Сг2®3- Структура влеяох толщиной 0,1 - 1.5 мхм является аморфной, о чем свидетельствует диффузионный характер злеггронпограмм. В инфракрасном спектре не зафиксированы какие-либо ' полосы поглощения, что свидетельству«- об отсутствии в пленке струггурною комплекса ¡CrO^-jms которого поглощение наблюдается па частотах 847 см-1, 348ог1,368су*1.

Састгз njjeaos sssscet от температуры сотгрешиг. Результаты рентгеновского микроанализа показали, что при температурах кспзренха шш: 2000°С формируются пленки с дефицитом кислорода, что casoaao с дессощ. лшей оксида хрома прн гшеокнх температурах.

Плат/ ня oenoes Cr^Oj - Г7О5 Датшс злезпронографкческого анализа СЕИдетельствуют о той, что пра концентрации V1Ö5 в состаас исходной ыншенп от 2,5 сес.% до 7,5 всс.% е структуре иабдкиадотса сЕдмчгпги красшшнчссгой фазы океана хроиа. При содерхашш V2O5 более 7,5 ьгс.®. » структура пленох сморфназ.

Инфракрасный спсзпр поглощения показывает, что в ойзаств 5050 егг* наблюдается сдозшаа со форме полоса поглощение, згой частоте «¡ответствует полоса падептаьк колебаний комплекса в полоса

поглощения в области 475-485 см**, что иютостспзу ег колебаниям sowssetea

[vo4p-. • ' '

Пленки с Бзотронззодпмьщ хчеисшным составои цолучаштез пра содержании V2O5 в неходкой шапенп менее 15 вес.'а. В зтои случае, по данным РМА, пайшодаегсч сзотвстслгас элементного сост. х.;. нишетш и клепки.'

В спектре ЭПР наблюдается линия поглощения шириной в оснозном более 1000Э, с ^-фактором, близким к 2. Подобные линии типичны для. иопоп переходных металлов при их высокой концентрации в соединениях. Наличие перегибов в спектре ЭПР для пленок СГ2О3 - У2С>5 можно отпеста к спектру ионов

Таким образом, п пленках па основе СГ2О3 -^05 можно выделать следующие фазы: хромовую, хромованадатную, соотношение между которыми изменяется в зависимости от концентрации компонеигоз.

Пленки на основе СГ2О3 - - б'г'О?- Исследования структуры пленок методом ДМЭ показало, что прн содержании 5102 а исходной мигает! более 5пес.% пленки имеют аморфную структуру. Прн меньшем содержания 3102 й пленках наблюдается паличие кристаллов оксида хрома. Дагашг по ИКС зоглощеиия свидетельствуют о наличии в плепхс образований типа с нарушенной стехиометрией (линия поглощения в области 950

Особенности температурной зависимости спектра ЭПР для пленок могут :зидетельствовать о наличии многофазной структуры с разнесением повои "г+2 ц разнесение попов связано с введением з сосг ^ плепск оксндз фемнпя, что приводит к окислению V4* до В результате этого колою федположлть образование новой фазы - хромозанадатиой с зключенпякн

Таким образом, пленки па основе соединения окнеяоз СГ2О3 - ~ Ю2 имеют сложную гетерогенную структуру с несколькими фазана: ромованадатиой, хромоген, хромозанадатарй с пхлюченпями 3;Оу.

Исследование элементного состава пленок показало, что количественное эдержакне компонентов з пленке а исходной мишени совпадает, ггр:1 гмпературах г.шшепи более 2С00СС наблюдается уменьшение содержания зелорода.

Исследования по влиянию отжига па структуру пленок доказали, что мпературные воздействия вплоть до 700°С не приводят к изменению руюуры пленок (по данным ДМЭ и ИКС).

Элыгп:г.Щ5сзод:1оеть п электрическая прочность плепск.

Отмгтпы основные закономерности, наблюдаемые прн исследовании гюропрогодносга ххлепок [12,17,18]:

удельное сопрстлгжкпе пленок узелячепки содержания ."Юз

увеяичявгатея и у^снызается при увелнтеаш содержат» У20$; па температурной зависимости удельного сопроттлзлекпя наблюдаются два участка, дйргкпфдауяяааеся различными закопоиерпоепшя изменения удельного сопротивления. При Т° > 150°С згвпепмосп подчиняется эясаоасшзвальшигу закону, а при Т° < 100°С зависимость сг=с(Т)

достаточно хорошо аппроксимируется функцией кто = А0 -

- при Т° > 150°С энергия ахтсзацип практически не зависит от состава . пленок п составляет (0,7 ± 0,05) зВ; при Т° < 100°С знергна аетивацпн

уменьшается с понижением температуры;

- энергия активации п ТКС при Т < 100°С возрастает с ростом содержания 5Ю2 и уменьшается с ростом содержания >'205 (рис. 3.2);

- уменьшение содсрязшиг кислорода приводит к увеличению проводимости пленок;

- впервые устакоглгпо, что шгают на оскосе СГ2О3 - БЮ; имеют е0л0хатгелып1йткс(рис. 3.2);

- вперзыс устапоалст что введение УЧО^ в 8101 увеллчнагст электрическую прочность!! уыскысаетдгфскпюш» материала.

ЕдаЗВ'

•ПСС. 1/С£

0,1

* 11

■

40 20

О

\г к. 1 II

А ! |

/ / 1 Ч1

/ 1 !>

| ! !

1 1 1 . : | * ! 1

о 5 ю \50s.s0a.

гv*

3.1. Зависимость энергии г^гсла-шш проводимости от состаг-а плеиог ка олшпе 1 - СГ2О3 - УчСК^О^} -8102, 2- СпОз - У205 ;.).

Исгдгкозаяи: здспрачесхой прочности г

О 10 20 50 443 50 €3 10 10

Рас. 3.2. Зависимость ТКС от ссгга." изеша! СпО^-ЗгО}.

сто

здеяреврочаоего лгашт с правдах (3 + 5>!0- В.й статическом режиме к растет с уияъяха&сз! дазшаясетв -та^лъег, пржзгдааеаого папргэзздз игтапая с 50 шг.

Вхг&Енцгвряведепы осиопшс хзрагтеркстнгя исследованных плк;о:.

Материал Хаиагтерпспгхн материала

Р. Ом см ТКС, | 1\Г1>, | исханические град"' | Г-'с». | свойства

Сг20, 5107-105 -ЧБ-6) 10-2 1 10"* Нсудоел.

СгзОг-УчО-; ю-^-юб -10-3 I Ю- - 10* У до гл.

СпСИ-Л^СК-аО? 10О-108 •_<10-2 _ ю-3)| (3_5)Ю5 Удовл.

Наличяе ионов переходных металлов в разных ва-.ентных состояниях, независимость термо-ЭДС от температуры, большое значение коэффициента связи, уменьшение энергии активации проводимости с уменьшением температуры свидетельствуют о том, что токопрохождение в пленках резистивного материала связано с прыжховым механизмом движения подяропа малого радиуса (17,38].

Для обеспечения стабильности работы индикатора необходимо, чтобы коотахт резистивный материал - анод имел - ./ические характеристики. Исследование свойста МГШ-структуры на основе резистивного материала показывает, что при удельном сопротивлении пленок.более 10? Ом см на границе анод - резистивный материал возникает контакт с нелинейной В АХ, зависящей от материала анода. Образование блокирующего контакта сопровождается эрозией анодного электрода. Исследование процесса эрозии показало, что ее Ееличгаю растет с увеличением содержания в пленке оксида кремния и прикладываемого напряжения, и уменьшается с ростом температуры испарения материала анода. Механизм возникновения зрозии :вязан с пробоем мккробарьеров, формируемых на границе анод -резистивный материал. Образование таких мккробарьеров обусловлено таличием в пленке диэлектрической фазы, образующейся в пленке при ¡ведении оксида кремния [27]:

Для созданпл омического тсснтахта и отсутствия эрозии апода в фиэлектродной облает формировался слой резистивного материала с [овытпенкей проводтшостыо, порядка 10-5 - 10-3 Ом"' см-1, а далее наносился лой основного резистивного материала. Толщина, низкоомного подслоя ыбиралгеь из условий обеспечения стабильности омических свойств контакта отсутствия взаимного влияния индикаторных элементов и составляет 50 -00 нм. Материал подслоя должен обеспечить и удовлетворительные рханические свойстза контакта. Таким требованиям удовлетворяет слой на слове разработанного резистивного материала, обогащенного оксадом знадая. В качестве материала анода, как показывают проведенные хледовання можно использовать Сг, N1, Мо, 7/, "Л, V.

5. Нсскедсзашм работы резнстязного элемента в условиях гальванического контакта с плазмой тлеющего разряда

Резясгизный элемент в илдик.'горе представляет собой участок зистпвногс "лоя. ограниченный диэлектрической матрицей, и находящийся в нтакте с .¡лазкой, разряда. Находясь в контакте с плазмой разряда зиспнзпын материал подвергается воздействию нзлученпя разряда н мбардировке электронов низкой энергии.

Исследования фотопроводимости резиепшных пленок показали, что

• и -

независимо от рода газового наполнения н его давления, фото чувствительность резнепшного материала крайне низка, что связано с большой концентрацией ловушек в резистином материале.

Анализ ВАХ структуры плазма - резнепшный ма1сриал - анод показывает, что вид их определяется свойствами плазмы и удельным сопротивлением материала. В общем виде ВЛХ аппроксимируется выражением

1~ип (3.1)

где II - напряжение на структуре.

При удельном сопротивлении решетивных пленок менее 5-107 Ом-см на ВАХ наблюдаются дв:» участка: омический и квадратичный (ье. п = 1; 2). При большой величине удельного сопротивления н плопюсти члехтронов в плазме более 10® сц-3 ва ВАХ наблюдаются: участок со сверхлинейион (п > 2) в квадратичной зависимостью {рис. 3.3). Температурная запнснмостъ ВАХ и выполнение усдовнч 2(п— 1)/(! -1> = I свидетельствуют о реализации в стругтуре режима токов, ограниченных пространственным зарядом, т.е. плазма тлеющего разряда постоянного тока а области средних и аыеокнх давлении нилгерса инжектором злекфоноа в резисшвиый матсрих! 129).

i.tcA

I;nkA

ioS

«a so 6ü7i)ü»G!caU0 U.В

а) 6}

Ркс. 3.3. Водьт-змперные характеристики (а) и зависимость тока от толщшщ пленки (б); 1, 2, 3, 4 -. даплещш газовой смеси (Хс +■ 0.3: „Хе) 52 гПа, 200 гПа, 300 гПа н 400 гПа соответственно.

Показала возможность нспользованиа инжектирующих свойств плазмы тлеющего разряда для опредеяешш ряда электрофизических характеристик !Юлупроводш1ковых материалов в режим с токов, ограниченных Пространственным зарядом |30].

Параметры исследуемой пленка, рлссчтишшс по вышеуказанной !.! .¡годике: Nt, см-З ~ 1q16; ^ См2в-'с-1 - 10-6; jjCi см-3 « jq!7; д, Зв _ 0,075;

Тс, К - 879, характерны для аморфных полупроводниковых пленок. В исследованных зморфных пленках на основе окислов O2O3, V2O5, SÍO2 ТОПЗ связан с наличием уровней прилипания, расположенных значительно выше уровня Ферми, а распределение ловушек по энергиям подчинено экспонешшальному закону. Наличие квадратичного участка, предшествующего сверхлинейному, по-видимому,' связано с тем, что квазиуровень Ферми вначале пересекает дискретный уровень ловушек, а затем попадает в область квазинепрерывного спектра ловушек [29].

Установлено, что в условиях низкого уровня инжекции электронов из плазмы, сопротивление резнстиь..ого элемента и - напряжение пробоя уменьшаются с ростом давления газового наполнения, увеличиваются пропорционально толщине слоя резистивного материала и изменяются обратно пропорционально площади контакта с плазмой разряда. Напряжение пробоя резистивного элемента увеличивается пропорционально толщине слоя резкстивкого материала, уменьшается с ростом давления газового наполнения. ТКС резистивного элемента соответствует -температурному коэффициенту удельного сопротивления резистивного материала. Анализ члпянкя давления газового наполнения на характеристики резиставных элементов показывает, что оно обусловлено увеличением выделяемой в разряде мощности.

Линейность ВАХ резистивных элементов достигается использованием режима работы при низком уровне янжекщш электронов из плазмы [24].

Гл.4. Приборы я устройства па основе гетеростр-птур ::з яморфиого гядрогеиизирояаниого кремния.

a-Si:H тштроко используется для создания различных приборов и устройств. В настоящей работе приведены резз'льтаты исследований з разработок следующих приборов на основе a-Si:H и его сплавов: I- солнечных батарей;

- азтономных источников литания на оснозе солнечпых батареи и ионисторов;

- тонкопленочных светодиодов и устройств на их основе;

- о тронов с опфьггым оптическим каналом.

Í.L Солнечные элементы на сскозе p-i-п структуры.

Среди тонкопленочных материалов для солнечных элементов [аибольшее применение получил аморфный гидрогенизированный кремний. Удачное сочетание оптических п электрофизических свойств этого материала оззоляет получать на его оснозе высокоэффективные фотопреобпазователп с ткосительно низкой стоимостью [В. 12,13,14].

- В настоящей работе исследовались хонструкгорско-технологнчесхие

аспскты создания солнечных батарей из a-Si:H на основе p-i-n структуры.

Конструкция солнечных элементов на стеклянных и металлических подложках показана на рис i .5.

Технология изготовления солнечных батарей на основе p-i-n структуры и их характеристики.

Разработав базовый технологический процесс изготовления солнечных батарей на основе p-i-n структуры, сформированной иа стеклянной подложке, включающий в себя следующие операции: 1) подготовка подложек, 2) нанесение прозрачного проводящего покрыли, 3) разделение проводящего слоя иа электроды методом лазерного скрайбирования. 4) осаждение n-, i-, р-слоев a-Si:H, 5) разделение p-i-n структуры методом лазерного скрайбироваивх. 6) панеозше пленки металлическою электрода, 7) фотолитофафня по металлическому электроду, 8) сшивание лазерным лучом верхнег9 и нижнего элегтрода согласно схеме сосдинсння. 9) измерение параметров н герыиизацнх.

Основные направления оптимизации технологии изготовления солнечных батарей:

• получение максимальной фоточувстватсльностн слоя a-Súli;

- повышение прозрачности сдоя p-a-Si:H, при сохранении его электрических х .>аггсриспп:;

• разработка технологии нанесения прозрачного электрода па основе SnOj обеспечивающей высокую прозрачность и низкое сопротивление;

- разработав технологии ванессаия плсяок AljOj. на металлические подложки.

Максимальная фоточутстпнгсльносп. пленок a-Si:H достигалась вы(юром режима осаждения и температуры подложки (гл. 1).

Для уменьшения оптических потерь фронтальный слой (р-сдой) должен иметь более широкую запрещенную зоиу, чем p-SiH:B (Е£=1,6 эВ)

Основная проблема, возникающая при оплшюацшг фронтального легированного слоя a-Si:H - резкое уменьшение эффективности легированна при увеличении содержания углерода в плешее а-Si.H. Результаты экспериментального исследования параметров солнечной батареи в зазнсимоств от содержания СН4 показывают, что предельное значение темяоБой проводимости c¿ - Ю ^Ои -агК При проводимости ниже згой еслнчины эффективность батареи начинает падать с ростом содержания СН4.

Изучение зависимости от толщины легированного р+-слоа a-Si:H показало, что при уменьшении толщины dp+ меньше вэднерого значения

наблюдается насьпцеаие н уменьшение фактора западпеиня, в итоге

макснмальная эффективность наблюдается при толщине dp+ -150 - 200 А.

Основная причина наблюдаемой закономерности - возраставшее влияние поверхностной рекомбинации на границе раздела p+-i по мере уменьшения

V

Одной из причин снижения эффективности солнечной батареи являются омические потери в прозрачном электроде. Потери рассчитывались исходя m эквивалентной схемы (рис. 4.1 а).

Sn02; SnC>2 + In2Oj

иста пп

подложка

a-Si Л V

и

Ах.

Рис. 4.1 а. Структурная схема солнечного элемента (разрез) н эквивалентная электрическая схема.

^кЗоДкз

L=2,J см

ия=0,8В

V FF=0,5

=10 мА

Ib =15 мА

КЗ

1,0

10 20 30 40Rs,Om б)

0,7

1„=10иА

1га=15мА

L=( 1,7 см

и« =0,8 В

FF= =0,6

10

20

в)

30 R,,Om

йс. 4.16, з. Отношение тока короткого замыкания бесконечно малого элнечаого элемента к току короткого заьгыкания солнечного элемента в ззисимости от поверхностного сопротивления прозрачного проводящего ксада (б, в).

о

Уравнения, описывающие эту схему имскгг вше

dx s dx где U(x) - падение напряжения в точке (х).

J(x) - плотность тока вдоль элемента, ■ Rs - поверхностное сопротивление в электроде,

Щ) - зависимость плотности тока от напряжет» для элемента бесконечно малой площади.

Решение системы уравнений для элемента шириной L с граничными

условиями U(0) = ^e)Umax ^ гдс ишах и }тзх соответственно иатфяжение и ■"щах

плотность тока в точке максимальной мощности, методом Рунге-Кутта 4-го порядка дает значение тока короткою замыкания для злеменга. Результаты расчета представлены на рис. 4.16.В, где показаны зависимости отношения плотности тока, копоткого замыкания всего элемента к плотности тока элемента бесконечно малой площади при различных сопротивлениях прозрачного электрода в размерах солнечного эдеметгта.

При допустимом уровне потерь 5% требования к сопротивлению злеггрода приближаются к 3 - 5 Ом/U trpu токосъеме более 2 см. Однако, при использовании элементов шириной 1 cu величина сопротивления может быть - больше почти на порядок.

Для солнечных бзтарей, работающих в режиме ыикротоков, поверхностное сопротивление может иметь величину Í СО - 500 Ом/2.

В качестве прозрачного проводящего электрода использовались пленки Sn02, Sn02 -IniOj, получаемые методом матметроштого распыления мшпеней в атмосфере кислорода.

■* Установлеио, что электропроводность пленок шльио зависит от температуры подложка. Предложена конструкция подзоккедгржлтеля маги стропа, обеспечивающая точность похтержантш температуры *2°С, что позволило получить штепки с удельным сопротивлением 20 - 30 Ом/Л (61J.

Гстероструктурд папоснлась в соответствии с разработанной технологией, при этом толщины слоев имели следующие значения: р+-слой -

150 - 200 А; i-слой - 2000 - 5000 А; п+-слой - 150 - 200 А.

Лазерное скрайбнрование прозрачного электрода и p-i-n структуры производилась на лазерном технологическом комплексе ЛТ-16 400/500 с использованием твердотельного лазера на алюмо-ипрневом гранате с длиной волны 1,05 мкм. толщина разделительной линии составляет 20-!00мкм. точность позиционирования 5 мкгт, мощность излучения лазера '3 Вг.

Разработана в освоены в производстве ркд солнечных батарей.

параметры которых представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Параметры

Мощность, "хх- кпд.% Размср, Условия

Вг В иА михммхмм измерения

СБ-5 5 15 3,50 7 ' 320x320 х 20 см

СБ-1548-4 — 2,8 0,53 _> 15x48x1 3000 лк

СБ-1150-4 — и 0,010 11x50x1 100 лк

СБ-2560-8 — 5 0,020 25х60х 1 150 лк

СБ-2764-8 5 0,030 -II- 24 x 64x1 150 лк

СБ-1025-4 - 2,5 . 0,005 -II- 10x25x1 100 лк

Солнечная батарея С Б-5 предназначена для использования в качестве 1Сточниха питания радиоаппаратуры, средств связи и т.д., а также является 5азовым модулем для создания солнечных энергетических установок большой ющности [49].

Солнечные батареи СБ-1548-4, СБ-1150—4, СБ-256 -8 предназначены [ля применения в качестве источников питания микромощной аппаратуры микрокалькуляторы, датчики, часы, блоки дистанционного управления и .д.). На рис. 4.2 приведены типичные ВАХ солнечных батарей [51].

а) б)

Рис. 4.1 ВАХ солнечных батарей: ?> СВ-1548-4, б) СБ-5

В случае использования металлических подложек (нержавеющая сталь, тунь) тех: • -»логический процесс состоит из следующих операций: 1) очистка дложегс, 2) нанесение диэлектрического слоя, 3) нанесение металлического жтрода, 4) фотолитография, 5) нанесение р-1-п структуры, б) лазерное зайбировапие, 7) нанесение прозрачного проводящего покрытия, 8) лазерное зайбпрованпе прозрачного электрода, 9) лазерное сшивание электродов

согласно схемы соединения, 10) измерение параметров и герметизация [57).

В качестве диэлектрического мзтернала выбран оксид алюминия (AI2O3), наносимый методом магнетронного распыления алюминиевой мишени в атмосфере содержащей кислород.

В результате исследований по разработке технологии нанесения AI2O3 установлено, что:

- основным дефектом в получаемой пленке являются сквозные проколы, вызванные каллеобр&зованнем в процессе распыления мишени;

- устранить жаплеобразоваине можно путем циклическою режима нанесении пленок , при этом циклы безканелыюго напыления чередуют с циклами очистки мишени от образующейся на се поверхности пленки AljOj.

При распылении мишени в кислородосодержащей смеси (как правило Аг + 02) на ее поверхности, прежде вссго в периферийны! областях, происходит постепенное увеличение толщины окисной пленки, которая является центром дугообразовання. При образования дути происходит эмиссия микрокапель алюминия.

Для очистки мишени от образующихся островков окисной пленки производят ее обработку в разряде чистого api она. Увеличение плопиди очистки достигается путем уменьшена* напряженности магнитного поля магнетрона в 1,5-2 раза относительно его значения в режиме бемсапельною распыления. Обработку ведут до момагга увеличения напряжения разряда, соответствующего чистой мншеш; из алымнних. Напылешше пленки Л12О3 не имели сквозных проколов а имели напряжение пробоя более 12 В162].

Режимы нанесения слоев a-Si:H соответствовали устанонлешшм ранее.

Разработана солнечная батарея для наручных часов в виде циферблата с основой из латуни. Для обеспеченна изоляции на поверхность латунной подложки наносился, по ош!санной выше технологии. слой АЫ>> далее p-t-n структура в SnOi - 1гпОз. Солнечная батарея состохлз из 4-х солнечных элементов площадью 1 см 2. рабочее напряжение солнечной багарес составляло 2-2,5 В, ток при освещенности 10 ООО лх не менее 50Q мкА |5S)

Ддя увеличения рабочего тока солнечной батареи межэлопгроддые соединения и контактные площадки в батарее расположены по периметру центрального отверстая циферблата |58].

4.2. Исследования автономных нсточгдков гагташм на основе содксчпых

батарей кз аморфного гидрогеивзвроааяного крмпшя

Для патания маломощной аппаратуры (рэчиоприемнкхов. микрокалькуляторов, электронных игрушек и т.д.) все шире используются

солпечгше батареи (СБ), преобразующие солнечную энергию в электрическую.

Существует большое количество приборов, требующих "еирерызноЕ работ как г, условиях освещенности, так й при ее отсутствии (часы, различные та::* датчики в система" мошлорпига н т.д.). Для их питания целесообразно пспользоягт?> аптоно:"г,<> источники питания (ЛИП), госгоящнг из солнечной батареи (СБ) я г.^ггопгтеля энергия (КЭ) па основе ¡сояпеясзтороа с даойныа элезяричешкг слое« (ДЗС).

Lit,т. настоящих исследований - теоретический анализ и жеперпментэлыше иссясдозазтгз автономных источников питания на оспове »лвечпых батарей я поплсторсз.

К2.1. Иселечо?,уни». копденсатоооз с деойным электрический, слоем и^ основе з!Шотогпп.тх прстеоратсддй

Иснняор - знс рговсхошпгек. яы5 ксадезсатор большой «кхосго фараяного диапазона), ксяодьзую-дцц ешсосп» двойного электрического слоя :а границе слезород - электролит (54]." ■

В пснпсторзх всех ттшеп з качестве электродов используются материалы •бьемяо-сордстсй схрущ./Ы Оисперсный углерод, вкптпрозшшые ысокопорнстая угли) с достаточно зысокой электронной проводимостью.

Обге?язо-порпстуй> систему электродов можно моделировать 'аг:н?_"е:ш1с:1 схе!,.сй с равномзрзо распределенными по объему электрода зпротязлениямя я егх: ^сттткц.

Кз грнпей разрядах псяпсгора хозкпо условно выделять три области: I пзчагыгез досолько резкое падеже напряжения примерно в течение первых 3 ч пса*:? зарядки; II - более слабое его изделие примерно з течение 150 ч; III почти лнгеЗнос наценке напряжения д остальное время (рве. 4.3).

U.3

3 ICO 200 JCO 4С0 t,i

4.3. "Саморазрядки . Рис. 4.4. Эквивалентная схема

шеторз иояистора

Предлагаемая эквивалентная схема (рис. 4.4.) состсит из трех аллельпо соединенных RC-цепсчеи с различными постоянными "тземенл, а

также сопротивления Я.уГ. моделируют?! о токи утечки, обусловленные фоновыми окнапггсльно-восстаноиизсчышми процессами. Параметры эквивалентной схемы находились числовыми методами на -ннопе реальных зарядно-разрядных кривых, значения параметров схемы дли моиисюра с номиналами 0.47Ф х 2.5В приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

Ноыннда ноннсгора С|. Ф Сг, ф Сд,Ф К|,МО»1 К?, гОм | Кч. Ом I КУГ, МОы 1 !

0,47Фх2,5В 0,2+20% 0.47*20% Г.5130%! 90*!0":-1 50'50% ! Иг10%

Наблюдается хорошее соответствие теоретических и эксисриыапзльных криаых в различных рс; шхх для конисгора номинала 0,47 Ф (рис. 4.5а, б).

а) о>

Рис. 4.5. Эгхлершевталшле кривые ггрлвые, водучашиг к; осноаг зкзнзалапной схемы:

а)- лрядааирстоашш - .лсоы (1...3 - соотстсг&сшю 500. ?0 и 30 мхА); о» - радрзд па нагрузку: I - 100 *Ои (врогз оархдюа 13 от ипочиихг иоаокгшохо иапрзясеши (ИПН) 2,5 В равно 0,5 ч). 2 - 1 МШ <15 от ИШ1 2.5 В равно 2 ч). 3 - саморггрвд 0$ ог 1ШЙ 2.5Враако 4 ч). - - расчетах кршгаз; о - итог:

С помощью дкаизйгггтой схемы, прияедеииой иг ргс.4.3, ко£По обг.яс:;;;тг, сяеанфачссьмг сгон-тиа нониэторов в процессе и р гхм; - р з г,1 -¿г-:;:.

Для ионцгторог,, рсссилаппая смкость котрдсгаст с умеиигенасу тока и увелкченнсы преьадп зарядаг {рис. 4:6а, б)

При зарядке большими токами (т.е. когда _ врсма до

ношшальною кгпржсстаа (« 1*2^2) емкости С5 и Ст практически не \ стащат зарядиться {ряс. 4.7а). Таким образом, р.-.пнг.ечая лкг-сл.- С4 .приблизительно рапгп емкости С3. При зар'-у; от гитошшка постоянного напр.&еяла течение ирсметш 5 * 1ЪС2 емхогта С| и С-2 также не успса-^от зарядиться. и реализуемая емкость тоже охазивзск*

100 I, ккА

2)

б)

Рас. 4.6. Зависимость емкости поннстора: а) - от времени зарядгсп; б) - от тока зарядки равной С3. При уменьшен!;!! тока зарядки (или увеличении времени зарядки) успевает зарядиться емхосль Со (ряс. 4.66) и реализуемая емкость С* = С; + Ст т т.д. Реалзгзуемая емкость при разряде таким же образом зависит от времени [тока) разряда. Следовательно, полную емкость ионпстор может реализовать только при времени зарядки-разрядки £ > Й^С^.После короткого зг.мыкашш КЗ) на выходе разряжаются емкости цепочек с малыми постояшщ'т времени 1 после отключение изгрузкп напржкепне на по'.шеторе попытается вследствие ¡ерерзспределсшт заг, "доя. На рг.с. 4.5 представлены кривые восстановления шряжетач :п конисгоре • после КЗ на его выходе, рассчитанные но кливзлентаой схеме. Пад«п;е после перераспределения зарядов

вязано с токами утсчхя, моделируемыми сопротивлением И^

а)

из

2.0-

1,5- //

1,0- //

0.5- /у

0 10 20 30 40 г,«

б)

с. 4.7. Напряжения на емкостях при зарядке постоянным токе?: а-ток >ядкн 500 мтсА; б - ток зарядки 10 мхА; I, 2, 3 - соответственно напряжения емкостях С{, С2, С3.

U£

О 100 200 SM 400 г, s Рис. 4.8. Восстаиоаташе напряженна на яонисгср: поме КЗ и течение: 1

2-20ч, 3 - 1С0ч

1 %

'Гадим образом, эквивалентная схема обьасшгсг ззраднмг-разряяше кривые ионисгора л мо~;ет бшъ использована tipa расчете различных

УСТРОЙСТВ.

Genii конксгор рабогэег a опредедснкоэс pc^nuc, то к рдд; еэтаез •ццжваиеатаую схему можно yripoainv Например, яра speueiis »pwss-.разрядки t « RiCj эту ценозу u touponiwwKs« Ryj. î:ai- следует о сказа» того, иоызо аз. рассмотрение вехдззпипи Если ал вргме злрежй-разрадкп t » R3C3 u I » ii2c2» то îïîj цепоъл ыогпнз ^мешт. ox:o¿ эхвавадгштюй RC-«cijo'csoß. где R * R3. С « С3 + Q. Из весягзагг? сллд}'*т, tro цепочку R3C3 так*-? uosa;o pzx&utu :iz хх »хшадейтскг. растирка рабочий a:nu:it.íos: частое с c&ucn. билкг ежо&хх пастгт Гц», во пра i.ок, счег.идно, емкость С" о\д;т «спьшг кошшадизоГ'.

Сшопшмг: параморама СБ кдлзтез изг;рт«е.!л:г xosoncro хода Uj». ток короткою заыыханвз ÍX3 к фактср гзаздненш FR На рис 4.? орагсг..*а.-тапстлза плаг-амперигд хдрагяериекд;;; «WHcnnoá Sar-pe¿. Tai; z: показана задиснмость эдссгричикий uqîcucciu, отдаддемоЗ СБ s lurpyisy. o¿ папраашгач tu вагрузхс UB. Тсдаз А соотплсто'ует цгпа:иаяым«у мощности Рш.

Аталнппгсхсог выражение ВАМ с< шечлой бзтарс:, цредказаачеаног .та моделирования ее рабош. «поеаяо ш урав.-.-лшге. onxcussioisxx фн^дчсскне процесс:;. На 4.10 показана наиболее части используемая эквивалентная схема е-здкишого злеыеггта г сосредоточенными параметрами.

Использовхчн« oSuícro урлзнсь;:.'-: волы-аянсрп.Л характеристика ка грактико не всегда ппкетсао. та:; как в него входдг много иараметроь. не чсддаишкхся прямому

®

Щ

i S Ür«

Рйс. --.30. Эхзквглггтплз

содлгпюго элеусггз

3 "5.2 4.(5 УЗ u/ue[

Гтс. 4.9. здльт-агасрса:!

xnpasrsprícrcra солист:зго га -xnc"- ".;:o~cncro крет-гша (i) я нссзесгк. отзлзагма* СЭ з ши-ружу (2). То^а A coots гтстзтст мпсз?4гяь;;сЗ ^сзгтотга з яагрряе

Прелгзгаггзз гякрсгагиягз ЗАХ со ггвтосЛ ¡м:г,р-л ¿ -i-.-jj rrc

• i;-

¿iL

- .-и

П

Г!

г;: а -- г.г.етояах .-.гисгл *1та r'ip.sn:::;:;

.-•Ï'v'jc mrc.,

7

и:, и-*).

Eî.*3$ дплраяслу^л;- то хсссгг'.ла а рзгиг;

2* FF - i

•з - ■

FT-

Лплу-:;:пп-эг пир.-^еазс se ггр-этюсртч.-гг ускггзк»

< !

FF *

ТСТкД

0Л1.

Лггро.с-пилцяз ЛЛч СЗ тая ••'?„*" 7 *cc?cTV'Jcn.:

углспмальаоЗ но;., ¡«m лсггпт аа п?.ресепс--н? B.'vTv и (0. -

il'^ç. !-n)- Tases 'улолл-яторттгко отсдвзсг ВАХ СБ :■*

jcîcrc a-Si:И. ~ла п* norte: ёшь круглела xa ».•с.-хггирсьоьг.'г работа •л.тпетло;1 езтар?:! «чп^-с зфнетгллачлтатэ CuínS:-;-.

TavisM oñnaíow, ста* ю.тьго res. zcpjrrс: о ззтекгот ;i яакрпгояк :слсгтсго холл. тотср:-:? l^vxic гпу^-ют-гя. с аомепгчзл легче-

получить аналитическое выражение для ВАХ солнечного элемента.

4.2.3. Исследование характеристик автономного источника питания [63]

Как отмечалось, соединив СБ с НЭ, возможно создание автономного источника питания (рас. 4.11).

YD2

Рис. 4.11. Принципиальная схема автономного источника питания. VD1 -солнечная батарея, С - накопительный элемент

Диод VD2 иклточен в схему для предотвращения разряда НЭ через СБ (в темное время суток), а стабили фон VD3 - для ограничения напряжения па нагрузке. Предложенная агшржепмащтл ВАХ солнечной батареи позволяет аналитически рзссшгтать характеристики такого источника, т.е. наши такие параметры СБ, чтобы за время Tj (светлое время сучок) обеспечивалась работз нагрузки и зарядка накопительного элемента емкое шэ С При за ом зиертя Еп, запасенная НЭ, должна быть равна энергии Esc, необходимой для работы нагрузки в течение времени Tj (темное время сучок), т.е. необходимо выполнить условие:

Ец £ Esc.

(Umax+Umin)2{Ti+T2) Т|

(4-3)

где

4RV

Б». = JUH(t)iH(t)dt,

0

(4.4)

^тках» ^тш ~ максимальное, минимальное напряжение на нагрузке.

Т7

Емкость НЭ выбираем ш условия С >--;---г

Кн1п(и шк/Опщ,)

При работе СЭ на активную нагрузку (без НЭ) необходимо выбрать -такие характеристики СБ, чтобы рабочая точкз совпадала с точкой максимальной мощности Рш. Если рабочая точка имеет параметры ип, ¡н, то параметры СБ должны иметь следующие значения:

ихх=ин(1 + ^); . (4.5)

. ¿кзг^нО + ^а).

Длч примера на ряс. 4.12 Гфяведены расчетная и тпоичентальизч кривые ¡пленения напряжения на нагрузке от времени п течение дл-х сун»_. Кривые хорошо совпадают, найденные параметра СБ и 1КЗ ооесп-.-чилают круглосуточную раГюгу натрузки. Расчет режима работы злекфонны* часш» "Электроника" с нндякаюром на жидких кристаллах пр<»до.и1лс: на гкпонании следующих данных; = 1.7 В, итш ~ 1.2 В, Т] = 5 ч. Т; = ч. Средний ток потребления около 7 !ГкЛ. Емкость наЖ'Ит.пстьчоК' элемента, определенная по формуле (4.4). больше 0.45Ф. В качестве Ю яспольюнан конденсатор К58 9з номинала 2.5 В 5 0.4" Ф. Диод VI)! - ДЗЬ. Пзракпри солнечной батареи ии = 1 .*> В. !г( = 35 мгЛ при Н; - 0.46.

На риг. 4.13 прниелели теоретическая а экспериментальные кривые зарядки хгл.ггулэторд МК-'ЛЛ при полно« рлрцде И"). ярен» восстановлен!« работоспособности при дайной освещенности сопдзлял 1 ч. В .•ляфохалыудотере пеподыуетез солнечная бзтарег СБ П50--4 ч э 1ачсе::пе пахрпгтслэ энергия котепедтор К58 -9а номинала 2,5 Н10.4~ Ф. Минимальное рабочее наггрзхеше - ¡,2 В. Осаап«т»:ть - 2ООО хг (осеваеяяость рабочею песта): кра такой освтаскнскпа = 150 няЛ..1'1Х ~ 2.3 0. Гг = 0.16.

с,п________ _____________

и-

1

Ы И

.у

-У

£

Г: с. ' 12-

1.*.гтэж1«а« ил. затру, \ИЛ з часах "Элежтгсн;-ха*:

- растгтл грипп.-«; ' ~ г. г л ••!;: ггл: I •:! ьр.чэаз

О «.<!

р.: ра{чтгн

ч

«, •••

з.? ко

Где. 4.П. зароата пачопз-

тг.т" '.'его ггрп о:* АПП

~ .ч<о.рскхс.} •..•лп.'р* МК- ?4А. Ссг.яаеннссп» 20С:-3 дг;

расчета? , о-

"..'~гп:™!г?{с:г!: ал крнзля Разработан атсоаомкиА пар-пот: шпзди* ддз нзручяш хпарткгах асов. Со'"'с1!!лд багзрег с тгои случае '.г^ота^ла г.кде пяферблгп. состоит 4-х 'гли'б-та эд^чепоз, з хачеспэд яагеюпга зпериш испе.'&гогзд счшсгпр К53-3 0.4" О х 2.5 Й. Лчгопон.-гый аас-ч:««; питания обс.лечинзгг .•>д чзеез а тсчиоге з .•ече.пге ."> члеоз л тозгаряд^я в ггчс1«м 4-х часов. 8 таб.тапе 4.3. ярнвеле:пл параметры ЛИП.

. -к, -

Таблица 4.3.

Назначение ) Электронные АПП I " часы Бытовой дозиметр

Состав АН 'П ] СБ-11.■J -4 - 1 шт. !К58-9з 2.5 Вх0,47Ф - 1 шт. СБ-2560-8 -1 ют. К58-9а 2.5 Вх0,47 Ф - 6 нгг.

Сопротивление ! 70 кС»: нагрузки ■! 5кОм

| Мопнэпг ! 0.03 мВт | 5 мВт ; вагр'лгя !

43, ПсслбДПЕг.цс.е ссзмогжасте создаква сасзтплучагаглкх дцод~в_ Ей огисы.1 гетерострутгтур ш г. устройств ¡за иа ссаосе

Проведенный комплекс исслсдовагшй к аиалгд совзсисшлтх доспгжсазй показывает персналтансхчъ сзетогпзучкзцрд структур :£й огксзе яыорфньк сделок з-ЗгС:Н [В. 7].

Сделает отметать рад вашшЕ. достогЕсте тмисопзагочнкх СИД:

- малая потребляемая мощность;

- совместимость с современней элементной базой по уровню упрззлятощих спгяхлсв:

- возможность получения потай гаммы цзстоб;

~ возможность формирования излучак-ии'х структур ::а подлогах большой площади (до 1 ы-);

- низкая ¿ебестоимоеть;

- безотходная. э::олошчгски чист: теиюлоиз:.

Возможные области применений тоггконленечных СИД [В.6, 7, 15, !6"<:

- матричные экраны,

- ошрокы.

- интегральная опхшгг,

- датчзгкп л т.д.

4,3.1, Цатоиччые индикаторы

Из есего -миого<.орзз!Иг применен:;!: наиболее псрспекгазяымс прсдлаад-потся матричные якдакаторы £59].

На рис. 4.14 показана конструкция матричного индикатора. На стеклянной подложке формируется система тонкошкночпьк прозрачных электродов (5пС>2 ; >"-20з - ЙпСЪ)- Далее наносится светоигчучающая гетероструктура - р-слой - а-БЮ.-Н.-В толщиной 15 км; слой туг.слъно-тошсого диэлектрика а-81С:Н (Е^, > 3 эВ) - толщиной 7 им. 1-слой -а-й[С:К (Е» - 2,7эВ) толщиной 50 нм, слой тупелыю-тоякого диэлс.стрика. а-БКГ:!! (Е > ЗзВ) - толщиной 7 нм, п-слой - а-ЗЮ:Н:Р толщиной 30 нм.

Поверх п-елоч ортогонально первой системе электродов формируется вторая электродная система. которая может быть выполнена из металлической плен*и (например Al-Cu Al).

-^_¿- "4

N- Г

— i

» hv í

Рнс. 4.14. Конструкция мзфкчного индикатора: 1 - по.пожжа. 2 - электрод (2л - Сг-Си-Сг. 26 - SníJi). * - ТП СНД. 4 - металлический электрод.

Размеры хтсментариого свети диода определяются >словкямм эксплуатации и задаются рашерами здехтродд. Удельное сопрогиадстгае электрода должно уловленюрять 1ре6ованюо:

____-ЬЬсндЬЬ

51пип(п lijl-аГп-i)]'

где Una _ niieime напряжена* на свстодиоде. 1сяз - ток чер<п СИЛ. a - количество СНД на одном электроде, 1 -длина иеггрода,

а - расстояние между СИЛ на одном эляетроде. b. h - ширина й высота }лег;родд еоотзетгпкягао, к - коэффициент (к = 0.1 - 0.05) Ддх п = 100,I - 10 см; а = 0.1 см: b - 0,05 см; h = 210-4 см; 1'сид =15 3; 'СИЛ ~ 4 Ш А. к = 0.1 получим р*.. 10"- Ом<м.

В качестве металлического эдехтродз. удовлетворяющего требованиям, можно и снох о ваги высоксароводхпше материалы (/У. Си. :юдото алн т. комеозшшн).

Конструкция нижнего электрод» пока._аа на рнс. 4.14. Метхтднчестнй здехгрод обеспечивает токосъем. а SnCb - прозрачноегь. Возможны другие варианты. В случае, когда количество индикаторных я-.гса. мало, можно использовать хтектрод m SnOi.

Структурная схема устройства отображения г •'фор мант: па основе катричного индикт:орз строится традялнонныч способом (ряс. 4.15).

Через блоки адресации 1 (по оса Y) и. 4 (по оси X) от блока папрхжеппх 5 ia все ячейки индикатора 2 постулат: смешение , которое ■ поддерживает гсешш в "выключением'* сосгозтгаа. Управление, блоками адресация куществдяется информационной системой 7, вырзбатывающед хешл

/а

- -»и -

координат, подаваемые на люки I и 4. и код команды управления подаваемый на синхронизатор 6. В зависимости от вида отображаемой информации работа а режимах функционального или построчною управления.

Рис. 4.15. Блок-схема устройства управления индшгаторами.

В настоящей работе исследовался индикатор с размером тонкопленочных СП Д - 2 мм-, которые расположены в матрицу 3x8 элементов. Основные параметры индикатора:

- управляющее напряжение. В - 15

- ток ячейки, мА - 2

- яркость, кд/м^ - 1-5

- цве1 свечения - оранжевый

4.3.2. Огпропы

Использование тонкопленочных СИД открывает возможность использования нового конструкторско-технологического подхода к изготовлению оптронов. Единая технологическая схема изготовления фотоприемников на основе а-БШ и тонкопленочных СИД на основе а-БкН позволяет разработать конструкцию отрока на одной подложке. На рис. 4.16 показаны варианты конструкции опгрона с фотодиодом а фототранзистором на основе а-БкН.

4.3.3. Датчики

Одним из возможных применений тоикоплеиочных СИД являются датчики изображения (ДИ). Созданные на сегодняшний день ДИ имеют внешний источник света, в качестве которого используются свстсдиоды. На • рис. 4.17 приведены два варианта конструкции датчиков изображения.

Me

TE

Et--Tri СИД — SriOj

z7 ь'глч

5Г

t • I ¡■a-Sl U --------------1 - Mr

j»i»cp

Ixzr

-Mt

TT! CT 1Д 'S.TOJ

•SnOj • a-SiN

Ллл.

I*

т"

11—в с

а) 6)

Рас. 4.16. öinonapu с фотодиодом а) и фотограюистором 5).

J

Tri ou тлели

а) ff)

Pec, 4.17. Konrrpyviuni ддгчоти изображения: s) - с oóiarii подзоххок. б) - с рл.иелъкыыи подломами

3 первой варианте (рис, 4 ¡7а) матрица фотсораемпых устройств па основе 3-Sj:H а ызгрниа тоиг:оалеяо<ишх СИД фсрх:гр\тогс1 па ратшл сторонах одн"й ho.xtoavh.

Во ¡лором влрна-.пс (рпс. 4.176) мзтряш фотсярпе*:ных устройств тгопалнзается на inrvüíü похзолхе, а матрица гонжогигеночлых СИД сформировала «а верхней подло axe.

В Еачсстге фотеориемных устройств можно исполь;опать p-i-a диоды алп фототраетасторы пз основе a-Sí:H.

Современный уровень технология поззолзет рехпповлть тахле дапяхя нз площади до 30.0 х 30.0 см- с разрешающей елособЬч<п>к> до IСЮ мкм.

4.4. Нсследоаанпе sapatrTtpnenrsr оптохиры с отхрытыч огтпггеекпм

етяалоч из схнозе p-í-ss ¿ото.» ai a-Sî:ll

В настотшеа работе приводится результаты псслелоиаття оптопарк с отгрытыи сггп.песглм каналом. В "¿''сстас излучателя псттользопадись

С1ия«\июд» ни основе ОаР, а в качестве фотоэлемента - р-1-п люд на основе а-БиН.

Конструктавйо р-1-п днод выполнялся также как я солнечный элемент.

На рис. 4.18 показана спектральная характеристика р-1-п диода, из которой видно, что область высокой фоточувстггельности лежит в видимой области спектра. Как показали исследования, наиболее эффективной парой для р-1-п диода является свст одиод красного цвета свечения (X = 0,66 мкм).

Рис. 4.18. Спектральная хзрактеристи- Рве. 4.19. Передаточные характе-ка р-т-п фотодиода на основе а-$кН: ристнки оптопары при различных 1 - спектр излучения СаР-СИД зеле- расстояшшх излучатель -ного цвета, 2 - спектр излучения фотоприемник. СаР-СИД желтого цвета, 3-спектр излучения СаР-СИД красного цвета, 4 - спектральная характеристика фотодиода.

На рис 4.19 приведены излучательные характеристики оптопары для различных расстояний излучатель - фотоэлемент. В широком диапазоне входных токов наблюдается линейный характер передаточной характеристики. .

Исследования частотных характеристик оптопары показали, что в диапазоне 0 - 300 кГн наблюдалось постоянство амплитудно-частотной характеристики.

Гл.5. Физические п технологические основы конструирования газориралпых зппяоените'шруютих индикаторов постоянного тока с внутренней памятью на основе резнстявяых элемепто* п аморфных пленок Сг]Оз-V2O5-SÍO2 Введечяс ж пвгтаяпяка задачи

Газоразрядные такое ипезирующяе индикаторы постоянного тоез (ГЗСИПТ) - один из основных классов индикаторных ириооро» (В. Р. ¡8)

Реализатш« свойства памяти а 13СИПТ решает проблему независимости жркоств экрана от информационной емкости, тто ласт возможность сспддм-а на их основе зкраиы большой кн^юрмаииониой емкости ¡Я. 17],

Основной проблемой дак сдадзан* ГЗСИПТ с внутренней плмггиз юлястс* выбор метода реализация аамат Использование резнстнвнш злеыептов, сосдияеяных поезедопателыю с кажлыи разрядным промежутком, «маета наиболее униисрсальныы методом рсалзпашп» памтта:. При разработке индикатора решались задачи

- разработка конструкции рсзиставною элемента, выбор матер ах. j а технолопга »анесенна резвстетвото материала;

- разработка технологии нанесения а-гатролнон сястг tu;

- всслгдованве характеристик вндлкгтора.

5.1. ИселгловзЕзе з запетого олаяяха хтгататп-з CTOúpistnsa информация в ГЗС1Ш с випрезней памвт,,

В настоящей работе резктшше тлгменти выполнены a виде сплошного слот рсзяставпого матерaxta. лапесеяпого па гнолиую сг;стену электродов. Этот метод представляется тшгболге простым в тсхяолопппаш решением проблемы рсалзздкяп памяти HJ.

Пра ая- Tine работы ПСИ с внутренней иакгтгю, рсаттпсплптой я билг сплошного слоя резистиэиого изтерпала» необходимо уппивагь шэзмозсиосп» взаимного плпзпшя пемкттоп отображения' рез резлетнвпый стой, как между хзементзкя. яыезопетмв обидй кагох так в аеаосу элемс!гг.ют. имеющими обший адод.

1.1 Взаимное ьцинк; злемектоз пзлзещнх оГ'гддй кзгод

Взаимное влняпве злементоа. виеюпхзх общий и»тсд. выражается s том. что пра подаче импульса записи пнфррыдгц:. на один алод. напряжение па зругои аноде может вечраеп: до папртаення Еозшшюпелпя ратр-яла, раз'..л загорится э обоих злемедгах что прпсгдгт к пскхтапяш изображения ¡'¡.

- На рас. 5.1 покатлза Еочструтаня аноязгой пластины ЗСИ. т'.г лехлдиноа подложке формируется r.;rre:ia анодных гтрсволтппшя шириной

в шагом "а+Ь". На анодные электроды наносится сплошным слоем резисшвкый магерихз толщиной Ь и длиной

рШШШГи--

* ."у;.'!, >:•:■;■>:;: ,■>'■'•;; л К- •.>.•!■>

: !■».•;•>:<:<•»;•:( 11 Г'.'-.'Х'>.'.-'.•;■:> <•!•.>.< .>:<.•:•:• I

!"-:->: с :->'<" < !

I- •••«• ГЛ «V <..-!М-Л V,- '.".-Лч-.М )

Имйй"1"

¡■.'•. ГГ..ГЧ;Н.г',УУГТ'ТЧ

-пеинп отсоражснш I

мечет огображгши 2

Рис. 5.1. Коаструкшы анодной Рис. 5.2. Схема замещения

пластаны ЗСК с резнстнцным элементов отображения индикатора слоем: I - подложка, 2 - анодный проводник. 3 - резнггивиый слон.

На рис. 5.2 показана схема замещения двух элементов, имеющих общий катод и расположенных на соседних анодных, электродах. Разрядные промежутки, схема замещения которых удовлетворитета.но описывается параллельно соединенными сопротивлением Яр и емкостью Ср, связаны между собой через часть резистпвпого слоя, расположенную меаду соседними анодами. Связь между элементами можно охарактеризовать сопротивлением резлетавного слоя Кед и его емкостью Ссл.

Запись информации осуществляется путем одновременной подачи импульсов записи на выбранные катод и анод. Анализ переходного процесса в схеме, показанной на рис. 5.2, показывает, что напряжение на аноде элемента 2 при подаче импульса зг'чтеи амплитудой ицмп на элемент 1 будет- изменяться по следующему закону

t .

и2(0 = (ио+ипмп) - 1

Я

сл

Р ^ +иимп)е * (5.1)

Ср + С-Д j

где х

= (Сел

\ ^слК-р

-Р/

В-СГТ+Кг

- постоянная времепи.

^сл т 14 р

После переходного процесса напряжение 42 в любом случае

устананливаетсз на одном и точ же уровне

U2.; -----Е—(ир , L'..4nï . <5.2)

Для осеспстскнч надежной злсхтр1Псской развязки неотоднмо. чтобы напряженке 1Ь(!> за время действия импульса записи информации -£,{ып пс превысило напряжение аозникнонеиня разряда (l.'gp). î с.

b!2{taun)<ü¡jp. (? 5)

Отсутствие взаимно! о вдняннз xitaeircoB обеспечивается, если уделы*: ое сопротивление резиеппшою материала удоплетворяет требопашпо

! Rorp-^I ,„ " ., .

P'-ï —г'—Rpdw-lb , <5.-,

} 17 J

U + U

где К = - - яо>Ффнщ!е!гг пер^нахгрт» ения, Rçj-p - задаваемое

значение сопротивления резкеташого стоя.

&1,2. Взаимно? аяияяие 3.ieMenroijjpîçfipaa:e?ras;HMeMiianji><i£nifii.2J!o^

Пря строгом подходе s исследованию взаимною алшая э/киг-.тгтеп, гшежгпзх cótsd! анод. веоохедамо репат» уравнение Лапласа ли = О,

Ддз простоты аихтпа заходам распределение ватепкшиз. путем ретктпг уралпЛаозаеа з дэухмерпоЗ модела а длссхсеттг XOY. Грзяячдыс vcTonns амегот вид:

и0 - пра {у = О

•JU . - О

—- « С , пра <

— - £0/2(5). np«{y*h

Фугтыя ï\ (т) = 0; Г?(х> =■ 1 яра Ost т. t/2, '

s а пря ЬЛ. С х< Ь.

Через граязцу у = b протекает то'* j = сЕо.

Уравнение Лапласа "ралзстса с истода разделения

зеремеяных. Общее решение ураапеная Лапласа имеет ап^.

br¡'2ravr\ ]

f„ , E7v 2Ео - (-0П SM"T"Г1 ГСп.П 1

- s- a^íiB^^chl iZ^Jahf i. a • è a > л

Распределение no tí'lt.: .m по тззерхЕссгз резпегпзпого елея получаем язя условия V = Ъ,

2 1 ha п^о(2ю +1) Ll » П L » Jj .

Минимальное рзсс. мине между злей ситами ограничивается взаимным влиянием хчементои, имеющих общий кагод н расположенных на соседних анодных электродах. Формула (5.4) дает аналитическое выражение для мшшмальиого расстояния между элементами

RorpSlHp(K -1)

ьтш =-Т-• (5.7)

Р~

5.2. Выбор резнсгивлого чятгрвала

На основе анализа работы резнстюшого моя в индикаторе определен требования к характеристикам материала: Удельное сопротивление 10?-10^ Ом см; ТКР - не более 10"- град-'; злекгричсская прочность - не менее В/см; КТР- (75-95) 10"' грзд"''. температура плавления - не менее 600 °С. Анализ характеристик резистнвных материалов показывает, что предъявляемым требованиям удовлетворяют илсики на основе СГ2О3 - V2O5 -SÍO2. содержащие компоненты в следующем соотношении СГ2О3 - (70-80) вес.%, V2O5 - (10-15) вес.%, SÍO2 - (10-15) вес.%.

Разработаны технология его нанесения, летоды повышения стабильности характеристик резиспшн,.гх злементоа з индикаторе. Резистивный материал имеет следуюише характеристики:

- удельное сопротивление (3 - 7) 10 7 о?: см -ТКР (-3 ± 5) 10-Зградг^

- электрическая прочность (3 - 5) 1В/см Резистивные элементы на основе разработанного материала имеют

следующие параметры:

- номинальное сопротивление 0,3 - 10 МОм -ТКС (1+3)10-2 град: 1

- статическое напряжение пробоя не mcu jc 75 В

- импульсное напряжение проооя не менее 150 В

5.3. Исследование характеристик ГЗСИ постоянного тока с внутренней иадштыо

Основными характеристиками разрядного промежутка являются: напряжение возникновения разряда (UBp), напряжение погасания разряда ' (UuorX напряжение поддержания разряда (UUp), интервал памяти (ицам), рабочий ток (1р). ' •

Исследования характеристик газоразрядного промежутка п влияние на них'рода и давления газового наполнения,. сопротивления резястивного

хлемеята позволил.-: епразелкть длг данного газового наполнения Г%'е + Г г.Дг: Не -5- О.х'сХе; Хе + З'^Хе; >5е + 1 5^ ;.Ч'г) ¡¡соп холл нос: давление и нсяолестродвое расстопь::с, «противление ролпивкою элемента обеспечивающие заданный длапазон памтги. Диапазон паиата >п£лкчкззстси с ростом рд (р - дл5лсш!с. «1 -- мсгплеэтродное расстояние) }1, 3].

Для уменьшения скорости катодного распыления в шилкатор вводл рт>т& з колзлсстпс, обссасч1гашош.ем насыщенное лдн-телке ее. паров. Введение ртути прллоддт к енккептг*. напряжения иот.ншюигикз ра^ртси г» чкетых ппертаых газах (Не. Не. Лг), к ув«п*кага» критического расстояний тлехипсю разряда. На элпь—лмости иПр от содгрлаша ртутп г Ь'с в Лг пгб.пелдггек ипнимуа пра 0.1 - 0,3% дла снега ^ + Из п при У;-, для сиссн Лг + Иг- 3 Нг наблюдаете? ьстгрсрьг.;::ы;| рост Ь'пр еп содгрмияя ртутя (пне. 5.3). :летзстабялымш1 зтомзьгп стертых. тазов л ртутью. Наиболее эффективно реглягз Пссшпгз протекает з сигжа Не + Н^, так гая ссш~.>; ¡реакции а этом случае сссгпзлгст -!£0-1(Н&су"-, что па много больше чем для дршп: с.«ессЗ |2|.

по:-

}Л_

л*

IV

I

У 170-

124Н-

41

> I

А/'

ш

ь к.

К19

Л ' /

!чЧ /

1531-

-у

л/Л-Х.

\/ £

м ч

и

520

«40ь

С)

.та еггкозтггея ¡стей ссгопноп

5.3. ?.лг::г:!!.'ссть ::сг.,:з..т.иг:сго ялтог^сго поггнГСЕТлз 1сп;тогтп:гл

■кка) з аор:л5Л1до2 сдотгоста ттга (вутг-пфйа.? лнтп> от температуры :р;.-;г.г.:?г.ел среды длл сцесс! Лг + И; (а) г; Не ~ Нз (6).

В пйслпгго~п"гх сие«* (Хе - Лг. Ь'е - Хе) едяхп;: . ~ ..четным при аенцегпрлшга е.". ермш'мол с геппса;^ :!тПТГСЕС503 д^бают.

Д.гз о5ь2ГЛ-,.-!13 г_-пки.гя ртуть "л скупость зз годно: с раепылелпп едло'леп азссгбсзотплАч оеясзаппыя на тем. что ртуть обра-.у.—

поверхности катода плат-, препьтстугептэ распил енкго осиимюго .тгрялза катода. О гогоглостз образования такой пл» ;п:г:е ретптгасвсксго мтгкрозпалп.за гозерхпосгаого

возможность образования кнтсрметлшшчссжнх соединении между материалом катода н ртутью. Скорость катодного распыления определяется степенью покрытия катода адсорбированными атомами ртути:

G=G0(l-e>.

где G0 - скорость катодного распыления в газовой фазе без ртути, в - степень покрытия катода адатоыамн ртути.

Устзноштено наличие критического тока при катодном распылении а тлеющем разряде для сиеси инертных газов Ne + I'sAr с ртутью. Длз? серебряного катода и смеси Ne + 1%Аг + Hg при р = 100 мм.рт.ст. Г = 20°С, JKP = 40 мА/см2 ¡:- 21).

Предложенная модель позволяет качественно объяснить наблюдаемы! •экспериментальные данные, выбрать режимы эксплуатации индикатор"! постоянного тех а [2|.

Введение ртути позволяет стабилизировать разброс характеристик индикатора, однако не устраняет его. Для уменьшения разброса исследован« возможность использования стабилизирующих катодных покрытий на основ; оксидов, юприда и карбоншрнда титана, пленки ртути. Эти материалу устойчивы х окислению. ПроЕедешше исследования показали. что наилучшие результата достигаются при использовании покрытий на основе СпОз, TiN, TiN + TiC и Hg. Использование TiN п TiN + TiC позвогает снизить скорость катодного распыления ¡24].

Впервые установлено, что введение ртути в катоды па основе амальгаыообразуюших металлов (Ni, As) приводит к сшокеглго нормального каюдного падения потенциала. Для серебряного катода, обогащенного ртутыо в смеси Ne + 1%Аг. величина нормального катодного падения потенциала составляла 95 В. Наблюдаемое явление связано с уменьшением работы выхода материала катода {7, 16].

Для пленочных катодов на основе островковой пленки окиси магняя в смеси Ne + 3%Хе получено минимальное значение нормального катодного падения потенциала в инертных газах - (32,5 г 2) В [40].

Изменение тазовото состава вызвано поглощением ртути в процессе работы индикатора. Скорость поглощения ртуга завкигс от конструкции ппдикатора, материалов на основе которых он изготовлен п режима работы. Определено количество ртута. обеспечивающее насыщенное давление ее царов в течение всего срока службы индикатора, в той числе и для серийно выпускаемых индикаторов. Разработан способ определения количества парообразного вещества (ртути) в приборе на основе измерения температурной зависимости гогеастшносга линия излучения 1 вещества в разряде при сохранении постоянства разрядного тока [31].

Разработан способ введения ртути в прибор, оснозашшй на разложении

малыаммы под давлением ионной бомбзрдзфовкп s плазме тлеющего нльноаномалыгого (плотность тока ирсаышзп нормальную плотность ios.а и О раз) разряда (lOj.

Таким образом. Установлена взаимосвязь между различны ни фдггорзмн ¡иределяющимн работоспособность кидпкзтора и выявлены пугн попмшсккя iañiLTLHCxriii и однородности их xapajnrpiicTKX [ó, 13, 15].

.4. Исслсдпвишс »лсктро;шпн сястсмы m основе композиция Cr Cu- Cr

Комбшшш» Cr Cu ■ Cr лучше, других удсвлгпюр*« требования« рстьявлясииы к злалроднык системам индикатора. II пасгояшсй paííoic сследовхлнсь влияния режимов иаксссии* хрома а исди с целью иол>чгки« еобходныой микроструктуры поверхности и атотстпия дс^юлов s пиле изозных пор.

Нднессине пленок Cr я Си оатдссталалоа. методом термовмуумиого атареяня на установке УВН 2М -1 при лдташи остзючльк газон 5-10"* Па.

Але!»« п ецчхп'ра aivimrJ^J.V^J

Адгезя» плен ох Cu мало зависела от ре лекма пх формирования; у сл'-чег г она существенно выше а возрастает при увсличгниа техпграг.р«. досгш'ач члзточной величины зря Т > 200°С . При этом ддтс.и" плоте* Ca заяипг: от шлины подслоя Cr, доеттла* мз*«шхтьиого значения при толщинах сю лес tua.

Угтодоа растровой зляпронной мнжресжеппй устаж>з::тпо. что ïïpurna Ca а Cr. сформзгроаа^шк. лра тсааерятурах пидлоахп от 100°С до 3°С л csopccTK осаждсиия от 1 ,та 10 ны/мип. пыекгс полжристххпгчЕ!игук> зупуру со средним размером зерна v Cr. рганим 7 пи н ддя Си - 0.2 »i.ß м. Размер терна у mema Ca рэгхст с ростом тгиперзтуры подлохгс. егьптсаием о.орссгп ссххдслл* к ростом то.ищпш.

При сгсгосгас осаддеяш Си менее 3 вм;с в теиперагуре подлезая более* -С игб.-педдепэ обрзломнке œnrauavx грнстхтю» suconnl более 5 su.

Рзиаср зсрся алеясь Cr. псаучзтпш чрп температуре содлогага до °С, сзорссгя ССЛ25ДСЯН2 до 30 mtítnci л толдянах до 1 ?mr, не яткяьлллет

ÏM.

Для у стран cuita вятходз Си на лсаерхлсеть верхнего слез Cr, гелгалпз лгдпего до.тета был. более 0,2 мкм„

Эдгетрспроаодзость тогсг-ооделоплей кемпозгют Cr - Ca - Cr пе-тгетсд плггпой мехт (рпс. 5.1).

Регистрируемые дг^ггп.! по хлрзгтгряым размерам ножпо пыдатзггь « .tvaso rpymn I - более 10 нги; H - ! » 10 ill - иепее Ï шш.

Дефекты I груши распределен по nosepxEOcra псктагт^

неравномерно. Суда по .характерны!» размерам дефекты этого типа об> слопяены присутствием аа поверхности лодлохзеи пылевых загрязнений. Появление дефектар Ш грушш обусловлено вакансконно-днффузнониым механизмом.

рч £

I г

0.8г

0.6 й

Ч

200

400

0.8

0.6

...... '1 1

1 ,

...... ! , . л | г—

Т,ча с

а) б)

Рис. 5.4. Зависимость относительного изменения сопротивления пленок медз; от температуры отжига (а> п длительности отжига (б). Длительность отжига для а) - 3 час. Температуре отжига для б), °С: 1 - ] 50, 2 - 200, 3 - 350, 4 - 4С0.

Выбором режима нанесения слепок Си с Сг удается минимизнросать (до 10"* появление дефектов III групьы.

Дефекты II группы не устраняются вышеперечисленными технологическими приемами. Поэтому основное взимание было па:.*р делено па выяснение механизма образования дефектов этого т,~а. Исследования показали, что:

- концентрация дефектов практически не зависит от тояшшы пленок Сг и Си;

- они равномерно распределены по поверхности покрытий плотностью 10-20см-2;

- зарождение дефектов происходит па границе раздела плетпеа хрома -подложка.

Существенно уменьшать количество дефектов в подслое из хрома позволяет его поэтапное формирование с промежуточной механической • обработкой поверхности.

Установлено, что эффективность удаления дефектных участков покрытия при механической обработке зависит от толщины обрабатываемого слоя. Она максимальна при достижении. определенной толщины покрытия, -»висящей только от материала покрытия. . -

. Установлено, что "критическая" толщина совпадает с возникновением г,

покрытии максимальных В!глрштх напряжений. Очевидно, «то наличие в покрьтш зпачлтельша: анутрспгах яапрязешш способствует выявлению дефектов при последующей механической обрзГхтгкс. Для «пенок напали*, имеющих в исследованном диапазоне толщин малые r.uvrpcfiRiic напряжения, механическая обработка слабо влияет на снижение дефектности.

Устаноалено, что дефсктообразование связано также а с .гнгтедьносгыэ пребывания обработанного подслоя металла на воздухе.

Проведенные исследи..ания позволяют предположит»., что образование сквозных пор вызвано всодиеролноетыо адгезионнш стмйсгв подложки. Подложка представляет собой стекло, в состав которого вхедэт окисли Siíb, NajO. СгО a tjl Поверхностный слой пекла обогащен жлсорГжропаиными газами и парами волы. Образующиеся s нем слабосвхзанныс гпдроохк-. кремния. пэтрпг н др>ттп xituaпов, вероягно, яиляютея причиной неоднородцестп адгезпошшх слоит» подложек. Ашиопгаые яаляшм при панссапга тонких пленок наблюдаются и на кпарас.

Использование дополнительной механический обработки хромового, подслоя -иедичигает трудоемкость процесса.

Влерзьге предложен способ получения хромовых покрштгй. п ко.ером процесс получения их разделялся на два тглла: первый пал - получение аерсого слоя толщиной 30 - 150 ам. торой т. .:« - rarpee пленяя д» теипераггуры батхой к тсмпсрагурс разизгсензя подло* я токг>м. создает избыточное аехашгзесксе аапртжезяе. которое вшпоает скршиг дефекты |36].

Дгз удеягтест адгезии метадзлгегах пскрьпта, подуче-лпых тетэсЕОдтша ггеагзеввеа дреддожея нозьг! аспгрэтеяь. позвелгк^щгй стддагть зффехтеткую воивзагаге пара ксааряпвпго вспесттл путем рзлмаденая кодьпеаого х^гтролз 31. расстояния разаом ддет: гасбедкего аробе з термозлегтроиоа s п*рах ксгадлз. Ilps ттоц хоя>ксзо5 здеггр-гд rrrr-.paiccjni cocsœra с тадодатгезьзыа солвсок зетсчмкха пзталгз шазлз

Пгелтдс-ззк^е х.г.ря"ггег-.тттгт ездггтз-^з

3 пастоапей работе ггседслсзадпеь зырглггнгтпгн патпкатора Есстс.тапсго тезл с гзутpesieà пз&зхг.то, йнферимшгг.'.'й esaгосп-го 10 СКМ *

135. 37J.

здгеггп» ¡5.22. 23. 25. 26].

Иядпгггер пиел едга*яяшге зкг.рактсряеггяя

- сэтряяс—,« ¡ктиггаиогетта рл'дрззд, В

- «гзртЕеяие погасания р—В

- Еоэ^кцпгягг упрзазпяа

- рдбзтяй тех рязргзаого прс?жгугяя. няА

550 ± 10 "д± 15

Spr.PCTb, штг

- оа

- амплитуда импульса ваь-са информации с

стирали информации, В 120

- длительность управляющего импульса, мхе 400 - 1 ООО

- напряженно опорного источника, В 270

- контраст 40:1

- цвет свечения оранжевый Яркость свечения зависит от тока разряда и может изменяться в пределах

150- 1500 нет.

Разработанный прибор защищен авторским свидетельством (9,11].

Гл. 6. Светодиодные индикаторы с торцевым выводов излучении и надикаторные устройства ва вх основе*

Введшие и постжноаиа задача

Светодиодные индикаторы (СИД) - тго один из основных классов индикаторов, нашедших широкое применение в современных устройствах и системах отображения информации.

Доминирующее положение в технологии изготовлений СИД занимает планарвая технология, когда вывод излучения из кристалла осуществляется нормально к плоскости р-..- перехода. Планарная технология достигла высокой степени совершенства, фактически полной автоматизации процессов изготовления индикаторов (В. 20, 21, 23].

Наряду с планарлол технологией азготоалешя СИД существует и другая технология, позволяющая создавать СИД с выводом излучения параллельно плоскости р-п перехода. Это т.н. СИД с торцевым выводом излучения (СИДТВИ) [В. 21].

СИДТВИ обладают темп же преимуществами, что и планарные СИД, но особенности вывода излучения позволяют реализовать на них большие яркость и контрастность, а следовательно, и лучшие эргономические характеристики индикаторов.

Стимулирование работ, связанных с разработкой индикаторов на основе СИДТВИ, вызвано необходимостью создания эффеттгавных, полностью электронных систем отображения информации самолетов.

Основным требованием к индикаторам СОИ самолетов являются:

- уверенное считывание информации при высоких уровнях освещенности (не менее 61000 лк);

- высокая надежность;

- отсутствие вредного воздействия на оператора (пплога);

- устойчивость к климатическим и механическим воздействиям, •соответствующим режиму эксплуатации самолетов. ,

Такой набор требований, в ряде, случаев противоречивых, ••грсоозс.д

поиска новых подходов к саззашЕО шипкаторов.

Целью настоящей работы явились разработка а ироиыттгнное освоение нового класса шшгосатороа в индикаторных устройств на основе СИД с торцевым выводом нзлучепи*.

Основные направлен«* работы:

- разрабстжа конструкт ореко-техиолс! ичеецц принципов создали* СИДТВИ:

- весдеяогаппе характеристик СИДТВИ:

- исследование процессов дгградацпп СИДТВИ:

- разрзботга нпзякзтороа на осзоес СНЯТИИ:

- разработка шшткгторта устройств па основе СИДТВИ;

- гсслеяэгзояе харахтерпеттпе иадпкатсров а устройств на га. основе;

- промышдешзое оссоеяне шишггтров в устройств на их основе.

6.1. Разработка ггег.струтперея© -тезполггичеептк прптившпэ создания Егппгатсрсэ ка оепте« С11ДТЗН

6ЛЛ Аваля* адтаяпа зпеатей______да__^ккэд^осгнчикгп»

ЗЯЗРх-Щге?

"еггтруягз з.тпгптз янхоеззип ца оезезе СИДТБН яспслтднз ргс. 6.1.

i' ........................}

! ¡4

4. ?

к. -у , <

Г"4 ^ Ч ! к » •»

! ¿'Л ;

I : ^'-Т .

-«-Г-Г»'.- ■■ ■■■.'".'.".......••г-гп^' 1

И1ШШГ

?яе. 5.1. Хсясгрухдаа -ягняпа еязеязшиг 1 - лодгожга. 2 - ксатггпай -г. 3 - крлгтзлл, - прдяоЗ* 5 - поч^зудд.

Лр^ести тсраегего тялучзтсз? а (где Ь - то.тгяияа грдспила, Ь. -з^ггчоиялз ддлза пробега эдектрсноз) раз бозьсе яркэста одалардяго 'ИД. 3 реалии« услсчязх пьплрытг.а .чрхосгз со-гтзлгст ъ - !0 раз.

Услскзе »лдлоепт ::г.тупл:с:::.'.тс •ктсм^ггз (ырелелгета разенстго" л ест л пегочж&а я фена (Вф -

Сааз' отозгеязого «т кссертзсста садяхаторл слета, воссраггп.чаейаз черзтером рхтта:

где fc/i - коэффициент отражения,

5(Х) - аморальная чувствительность глаза,

S - площадь индикатора, Е(к) - внешня« осьещеявость.

Для фиксированной длины волны, соответствующей длине волны СИД, яркость, обеспечивающую уверенное считывание индикации, можно определить кз выражения:

в

Ъх

где к - козффп-- шсат, учитывающий размеры источника,

В реальных условиях работы, когда линейные размеры источника много меньше расстояния до оператора, коэффициент г можно принять равни-

единице.

Численный расчет яркости источника показывает, что для реальных условий эксплуатации (внешняя освещенность 75000 лк) яркость элемента отображения информации должна быть 10^ Ка/м^. Такая яркость обеспечивается для силы света 1 мКд (43}.

6.2.2. Исследование влияния копструкторско-технологическлх факторов на параметры индикатора.

3 проводимых исследованиях использовались р+-п структуры GaP выращенные методом жкдкофазнон эшггаксии (ТУ ЕТО 032.529), имеющие разную светимость.

Изготовление индикатора осуществляется следующим образом. Кристаллы GaP после резки распределяются на группы по силе света. Диапазон изменения яркости в группе не превышает 15%. Подложка изготавливается из стеклотекстолита методом технологии печатных плат. Медные контактные площадки облуживаются. Кристаллы устанавливаются согласно тополопщ и затем припаиваются к контактным площадкам. Процесс герметизации собранного индикатора осуществляется с помощью специальной силиконовой формы, которую получали в результате процесса полимеризации термостойкого цизкомс..екулярного каучука (СКТН) марки А в отсутствии катализатора. Герметизацию производят компаундом ОП - ЗМ.

Исследование влияния размерного эффекта па светотехнические характеристики индикатора показало [42]:

- яркость не изменяется при изменении ¿пшы образца при цостежилой плотности тока; "

- сила света увеличивается пропорционально дош» кристалла;

- установлено, что. при использовании крнстаякой данной более 3 мм наблюдалось увеличение разброса яркости по дишз кристалла; что сшзано

с неоднородностью csoftrra сгпоззлучаиппг; структур.

Компаунд в пишпсаторе выполняет две фунбянч: роль корпуса я опттссхя согласукнпеЗ среда. Анализ свойств сттеасой спсгемы показывает, что иакспиалышЯ зыхол чтдучяга* - arJj.sozsnzs при хозффтгасэте прелонлгготя зсоугоуадз ршпоа 2 (рас. fr.2.). 2,% v /

25-Í

"Ч)

15 i

i 2 3 я

Ряс. 6.2. Згзасшосп. ю>ффггцз-CST3 отрхт.кпи ел коэф^лгпгеггта нреломдешп гсчпачндх

Рис. б.З. Распре;йпг!шг сркп.здлоз G.tP по сале сгстз Ï - контакты аолукаи

TH'?îczum Zn п Ял,

2 - a cotí* -i да et л с? г Au.

Сптаязльваэ ферма позергкеега кодогунлз лышеилась « углов:» «псуттегз сггпггссхлх зскалгняй размерил »рчеххгзд. Этого }дзгтсг л.х~::га. «ста фоя>сзов раестожше с<".'дзу»иеаа .тиищ н:»япо«о бг..з,:иг. те« paectoîésn; згалушая» трея» Это зотмрдзэ сегда нозерхяоетк гомязтадг

плосгаз.

Иеслеюзгягг* язяяназ аатерзл.» коягигпиио покрыли tío

зеглохга на сслозе Ли схкслсткзлкя н■'incc распредел-лиге ллрл:.;с:г><?п "'."Х'ЛЗГОps (рас. 6.3.) (-tf).

Диаграмма паарзатяшестя етугеппз ropceaorc !п.г»ча;ся ямеет -сзплетрачдый xapasnrp. что сяпзла с р-счмü стр:>ч:гостг.» рлсла::олг;глл р-

з перезола. Устргзезае гсгмиетрзтооста да-еппагкл удаленна чдегп п-рблзегэ $рзспддх Сзптггрячнзг дагргима 'лал?аа..чл:;оспг паплю^згпа. «я» гзубзаа гакпгпп р-з згргзикз сосгаллгег 0,4 - er oôœeâ толдаты фЕстзлдз ¡45].

Стохсстсеяное адтепше на ■'.лдглттесг. srp.Et^jroron. сга;":Стьносп> гзраметроз сказызатзт метаянчижаг яилра.лпгяз. зозндггтздгг: гтг;: тг.гигезих агррхах. Оссбспно сильно тто здатаке проявляете! з ретультате телл«. ¡зего .тара. Уровень возшпеампйп. касрязот.ш мо;кет достигать гз-^лтягнш*, сстапзчной. чтобы произошел огр:-;з хонтаг7Яйй плошаи-и ьрисгалла.

Авалю тталозого режзча я «еижлчсскях напряжении. зоияге.т«опвп в

коитактной области кристалла показывает, что в результате теплового улара при уменьшении температуры возникают растягивающие напряжения, при увеличении температуры - сжимающие.

Экспериментально 'тановлено. что прн толщине подложки менее 1.5 мм и миннмизаадш контактной зоны (зоны пайки) удастся снизить возникающие механические напряжения до безопасного уровня.

6.2. Исследование процесса деградации (Л1ДТВИ.

В настоящей работе исследовались:

- эволюция световой характеристики СИД,

- эволюция воль?-амперной характеристики СИД,

- влияние конструкторско-технологических факторов на скорость деградации,

- влияние температуры на скорость деградации,

- эволюция спектра излучения СИД.

- глу бокие уровни и их влияние на деградацшо.

Дегрздация изучалась на р+ - п структурах ОаР следующих марок: СФГ

- 400 жз; СФГ - 600 жз; СФГ - 1000 жз; СФГ - 1500 жз; СФГ - 2000 жз; СФГ -2500 жз; СФГ - 3000 жз, которые различались средней светимостью.

На рис. 6.4. показанз зависимость изменения сиъл света от времени щи: различных значениях плотности тока п температуры. Исследуемый диапазон плотностей прямого тока от 1,0 .Уем2 до 30 Л/см-, рабочие плотности тока - I +3 А/см2. Длительность проведенных испытаний в зависимости от кристалла составляла от 5000 часов до 150 часов. Исследования проводились по общепринятой методике для СИД индикаторов (РДВ 11 0713-89), согласно которой оценивалось время наработки для уменьшения силы света па 50%.

<и —————

50 100 153 гез 250 Г,Ч

. Рис. 6.4. Зависимость относительной иптепсиЕности излучения от времени испытания: 1а-з1ф = 10 А/см2; Т = 323 К; 16 -]ир = 10 А/см2, Т = ?53 К; 2а -]пр = 30 А/см2- Т = 323 К; 26 - 1др = 30 А/см2- Т = 353 К.

Установлено, что .изменение силы света от времени в уссдедусмом

диапазоне токоп и температур соствстггяуст известным законам [41|:

J- :0с.тр(-!/тди )

*дп • Aj^cxplEag/LTg).

(6.3) (Ó.4)

глс

А

т1с1

Еае

m

'пр

ко »,[}-+1ниис!п тпнеятинй от материала кристалла н конструкции

c»n<>,T!!(vt:!:

посконная нречеип процесса деградации; iiicpt «я активации процесса деградации; хо■|ффнш1с»п .

Значение т. найденное зкеперпиеталиго. не зависит от марля кристалла и составляет 0.9Н-0,02

Энергия актипашш «»ставила 0.63'0,02 »H

Значения га и Eig б.ппки к гкппенрннчтин дляííaf* (ra = I, í'ae = 0,5 iH).

На рис. 6.5. показана прямая ветвь ВАХ а начале испытаний (spienas И, отработавших 100 часов (кривая 2) и 30Ü часов (кривая 3). На хрняой ] можно выделить 3 lacrea: l - характере»! xn¡ токоя en Í0 ' ¡fH1 A a обусловлен рекомбинацией носителей ллрчла в ОПЗ {показатель ucüoüc ima п в 1 - !(>стр{сГ.'пкТ) pasea 2.1). II переходная область (!íH - 2-10'3 А) от рскомбшишюнясго тока ж диффузионному (п " 1.3): Ш - ^чзсток ограничения тскоп смичсспш саяригаиедтеи баш a vo:i гкахш.

.'о. 143« гд.

В

Иг. 6.5. Эзозюназ деградации ВЛХ +-о GaP: I-f=0; 2-!=!С0т; 3-

! 0'

10"2 10" *

Рнс.6.6- Спггьзая хзратлервглгса C¡ IД: ! -1=0: 2 r =! СО i: 3 - f=300 ч; р20мА/сч-. ■

I.A

=300 ч;)=20 н.\кы~.

После проведения испытаний в течате 100 часо j ггроксхо.т.тг увеличение isMcro гог.з, при згом участок II врагтпчее.-и исчетает, :nvc::s:'ics паклен и гфзстагг п. Поен 3C0 часов пепьт.гпгй а диапазоне токов от IG

.9

— i . ' ,лО ¡ -

iK-Tci» постоянен п pacen 2,5. Taxviít оСразом эпо.тюция ВАХ сводгтсг к росту нерзанскно-рекомбинашкитой состаагтогаей тега, тго титасльст-ауг об еднчегши KCüiicüTpaiuiu бсткзлучатедьггых uerrrpoa ре::ом5;шзллп.

Нсследоваиик деградации световых характерней® СИД показали, что в начальный но мгнт времени световая характерисппса имеет наклон во веем диапазоне токов (от 10*3 А - 10"! А) равный 1,3; по истечение 100 часов испытаний при токе 20мЛ/см2 наклон характеристики увеличивается до 2,5. Эгот факт свидетельствует о снижении коэффициента инжекшш. Расчет покатал, что он снижается от 1 до 0,09 (рнс. 6.6).

Из результатов исследования следует, что процесс деградации СИД связан с уменьшением коэффициента инжекшш. вызванного ростом безпзлучательной компоненты генерацнонно-рекомбннашюнной составляющей тока.

Методом ВЧ зольт-фарадных характеристик установлено, „что деградация не вызывает изменения концапрашш основной с легирующей примеси в базе светоднодов.

Установлено, что процесс деградации не вызывает появления дополнительных линии излучения в спектре СИД.

С целью изучения процессов, происходящих в СИД при деградации исследовалось изменеаие спектра глубоких уровней (ГУ). Исследование ГУ проводилось методом резонансной спектроскопии глубоких уровнен. В таблице 6.1. приведены энергии ионизации глубоких уровней, наблюдаемых Б исследуемых структурах. Уровень Е~ наблюдался во всех образцах и связан с присутствием азота. Уровень Е] возникает в результате нарушения стехиометрии состава эпитакснальной пленки СаР при легировании ее атомами халькогенов (в нашем случае серой). Появление уровня Е3. объясняется возникновением механических напряжений, возникающих при различных обработках. Ловушка Е4 идентифицирована как кислород. Акцепторная ловушка Е5 возникает в результате внедрения в СаР кремния. Уровни Е{ - Е5 наблюдались ранее.

Таблица 6.1.

N Энергия ионизации, эВ Концентр ация, см-3

Ет Е(—(0,36+0,02) 5-1012

Ет Ег-1.0,43±0,02) 1013

Ея Ес-С0,57±0,03) 2-1012

Е4 Ер-(0,89±0,03) 8-1012

Es Еу+(0,22+0.02) 1016

Еб ЕуН0,8±0,03)

Е? 1-0,1+0.0-1) ■

Исследование динамики изменения спектра ГУ показало следующее:

- спектр ловушек основных носителей заряда в процессе деградации и"

изменяется;

- в спектре ловушек неосновных носителей заряда кроме наблюдавшейся ловушки Е5 появились сше два ранее неизвестных уровня и П7;

- увеличение концентрации ловушек на уровне Еу,

- установлено, что с ростом концентрации акцепторного кремния уменьшается светимость кристалла зеленого цвета свечения.

В процессе деградации наблюдалось увеличение концентрации глубоких уровней Еб. Ej и Еч.

Таким образом летрадмШя вызвана уменьшение» коэффициента ннжехцни. что связано с ростом концентрации ГУ, приводящим к увеличению безюлучателъяой компоненты тока.

Авалкз полученных результатов позволяет сфор мудзгроазть р* . требований к p+-n GaP структурам зеленого цвета свечения:

- концентрация донорного уровня Е2 = Ь< - 0.43 зВ складного с азотом, должна находиться в предела;; (1-5>1Q13 cjr^,

- концеятраша акцепторного >ровня Е5 = Еу + 0.22 зВ. спайного с уровнем, ве должна превышал» (3-5>1014 см->

- у высокоэффективных структур коявеатради друтвх г^боких ypor eá не должна превьсплть 10^3 Cir3.

Ü. ХараггервстаюЕ иадвдтсрсз

В таблице 6.2 приведши параметры шкальных а цифровых ттгсллхатсрс». разработанных в резуяьтжгс исследований.

Табзди 6.2.

1 (Основные параметры

|Нанмеяов Чкао Пршх i С«ш Дниишн! ¡.Uicíiii Дадаа

I ап«е ТУ МЕ- к*. меА killfíft. сегтг. риГч^чи 3»13ÍTU.

прибора шатт еаизл- . жаае. В мкКа j тгмпер». j *tj»,°C ' íotciíiui оокгаеп ta»

«« i HíKTV зг

ИПТ АЭЯР 7 30 <3 >6*3 61000 56C

22А-7Л ¡431Г»12 • (зеле-

ТУ ный)

ИПЦ в 30 <3 >600 -ti- ■41-

19А-1/7Л

ИПМ 6 30 <3 >600

03А-6Л. i

ИПМ 5 30 <3 >300 н7- -л- fcuO

03А - 6К ■ (крас- Г K>

6.4. Исследование я разработка дискретно-аналогового индикатора па основе СНДТВИ

Электронные линейные дискретно-аналоговые индикаторы обеспечивают быструю оценку и, при необходимости, также воспроизведение контролируемого параметра; Более высокие эргономические характеристики имеют круговые шкальные индикаторы, являющиеся практически двухмерными |В.24].

В настоящей работе проведен комплекс исследований по разработке индикатора, имеющего круглую шкалу из 128 элементов и цифровое трехразрядное т -~~ло (рис. 6.7.) (44]

#

ИИ

#

(7 ;обо

65

Рис. 6.7. Дисьфешо-аналоговый индикатор

Исследования в области разработки индикаторов проводились по следующим направлениям:

- исследование характеристик индикатора и выбор режима управления;

- исследование информационной надежности индикаторов;

- анализ способов воспроизведения изображения и способов организации выводов индикатора;

- исследование характеристик индикаторов в условиях высокой внешней освещенности.

6.4.1. Характеристики индикаторов

Результаты исследований световых характеристик индикаторов Подтвердили наличие с .-рхлинейной зависимости яркости излучения СИД от протекающего тока. Световые характеристики аппроксимировались методом наименьших квадратов, в качестве аппроксимттрующей функции использовалась функция вида:

5 = А12+В1 + С.

Обработка результатов методом наименьших квадратов позволила определит, коэффициенты А, "В, С: А = 4,43(1/мА2), В - 0,092(1/мА/, С = -0,95. Погрешность 6 = 0,033.

Установлено, что различие гоков СИД и разброс яркости их езечеть^л,

вызванное различием параметров пементов п допустимыми изменения ми напряжения питания возрастает с увеличением сястимости н галнгит от допустимого изменения диапазона напряжения питания и точности используемых резисторов.

Экспериментально доказано. тто для улупшешк хзчеетпз восироизводнио! о изображения необходимо применять СИД и элементы схемы коммутации (: чхтъш различие« харагсттрнстик. причем для использования импульсных. режимов упрзалсния скважность импульсов должна находиться в диапазоне С' = 2 - 4.

Проведенная стендовая зр:оношпссжая опегиез дискретно аналогом« индикаторов по времени считывали» показаний не уступает, а по точное л: считывания параметра в основном превосходит хтаггрогпомннсспаппь:: тешкатсры.

Использование СИДТВИ обсслстцвзст сшгшаземость иифермашт пря Епспшей осюсщекпосга не менее 61000 лк.

5.4.2. Аназго валов воспрргшояяцых на ипдотяторе язо'^пэ^тй

Ляхзга проводился исходя из гкпыожносга обеспстсшгя минная."" тя ¡игр» озатрзт ¡и реализацию ¡¡оспротаоллмого тобрхэгешя а МйхспмгльзшД пфзр^зциотаой надежности вида ¡пебрагсша

Достатсшо высокая наглядность. нез.чзчшг.т чзя потребляема* югеяоетъ обеспечивается для кзобраления в андс "световою пел'.а*. грсдстлглтнс.пс о совой иссгсгг-ло оллсаргнп'.но свстхпихса злеустей. ехш п которых - ссногшсу - соспг.лсьлет ятодному «оду.

Исследования air.ro иной наделиоспг дзз тобраденкя £> виде

сетсшото пятна га трех ралом сг-сра.тлхсз зленентов гг.'^ли.шдют, ттт> мшрыш а версягаосга при опеикс параметра по дзуэи свсгхнстмся элеиектам о сравнению с традиционным метода'! (одшючпш глгмеят отопралгетг») злсе;

Лр - Зр- - 2рЗ - р (6.6)

!аЕсамхп.пос значение выигрыша доел .гегез тгри р 3 ^ 3/6 а равно

Если дспустамз осспа параметра я по олдоцу ;п гг-л возоз хдаемых :емвпов выигрыш а иадежностз по срааиеннм с традиционным методом

Др = рЗ - Зр2 - 2р (6.~

азгепмальное значение зыигрыпи достигается ¡три р - 3 — Vз'/З н раине

В тзблппе 6.3 приедена ^футпшеть гмполпениз функций, ласазышых для устройства отс5рз.5еднл 'ш^гардалгш для рахоти их

значений вероятности работоспособного состояния элементов.

Таблица 6.3.

р вид изображения 0,9000 0,9500 0,9700 0,9900 0,9950 0,9990

все горят 0,72900 0,85737 0,91267 I 0,97030 0,98507 0,99700

не менее двух 0.97200 0,99275 0,99935 0,99972 0,99992 0.99999

хотя бы один 0,99950 0,99987 0,99997 i 0,99999 0,99999 0,99999

Данные таблицы покатывают, что практически во всех случаях оценка индикатора по даум, а тем более по одному из трех светящихся элементов приводит к появлению в величине вероятности "дополнительной девятки", что эквивалентно уменьшению интенсивности отказов по крайней мере на порядок.

Сравнение различных вариантов организации выводов элементов отображения показывает, что для дискретно-аналоговой шкалы, содержащей 128 СИД наименьшее количество элементов коммутации и наименьший объем управляющей информации требуется при классической матричной организации выводов. Для разрабатываемого индикатора принята матричная организация 8x16.

6.5. Исследование а разработка модуля инди.гацлп на осповс аналого-

днекретиого индикатора.

Анализ различных структурных схем системы покззал, то в ряде случаев целесообразно общие, независящие от коккрегаого воспроизводимого изображения, операции преобразования уровней входного сигнала, приема, проверки достоверности принятой ипформации, выделения необходимых данных (адрес, информация, команды) возложить на отдельное устройство, которое назовем согласующим. Остальные же операции выполняются индикаторным модулем, который кроме индикаторов содержит коммутаторы шин и простую схему приема и хранения кодов. Отметим, что в этом случае согласующее устройство должно обеспечить также и развертывание изображений [44].

В связи с тем, что индикаторный модуль позволяет воспроизводить . аналоговую и цифровую информацию о значениях одного или нескольких • параметров, схема индикаторного модуля содержит автономные устройства воспроизведения аналогового и цифрового изображений [46].

Схема устройства воспроизведения аналогового изображрнгч показана на, рис. 6.8. В состав устройства входят входной RG1 и буферный RG2 регистры; дешифраторы "Номер элемента группы" DC1, DC2; дешифратор ' "Номер группы" DC3; узлы .ключей коммутации Kl, К2; светодиодный

Rsfcsarcpa HG. Hits фвраяротапиг яплОрззжш? а uxrs-ш цикле на ycrpeïicipo ягрсгстс? ífíír и assz вг^гдеглтезьлого хода ПЛ.

Пгрслг-'Ш погл ссжрэюподгстся пссггдопагельиостио ктгульсоз DA. При окоичаяя« передач:; фор^груегаг, екгнгл CA. который фиксируя rrpwnrruf: fí'iifr с буфераон par яре RG2 з ояреяежкт nroud очгргдкогг» пихяг р.-пп«тггя. Чяырс сигказа АО, AI, HO, Ei oGecnrwaaior формирование уропнен Si ...SS ;п:бо na ozr.o:; ст сыхолоз дешифраторов DC2. Di"2. либо ostoapeuenno из л»у* SI. S2, S3. 54. S5. S6. S7, S8. caioxis зля дпзяфрзтороз. Др>то5 полубайт вафоризакя Л2...А5 поступает па г.сгпгЗрзтг? DC3 s рбеяспгаае: ш5ср ноиерз гр>тппл сг-пс.-н'.-с:;. Выгсяшаия тептадзая zsxteü еоштуггока KI. К2 оеущссптстсз {НИбуаягтгг aeoSsonaucro пяя весЗхояяггих евгтодяодоа япдаатсра НО. Тгкии côpatoa. »запаяке »рез! слоэ<п;.:пз (rcr:rpc!r:;;t;:cHüs "слеток«» прокузггсз зл ддз !п::."лх з cvnou пз которш засядкука дзз рядо« р.-.а:ола;~г:п:"1 ссяоддола, п другой - еле o.rr.-i. frj;:!:.!UT.a.4!:ur:;i к гттгч. уяройстм козг.эдг'я еосярокззо^ш» кзсбратхтшз 23ух qtbisiok з течение

«•гг. грех га:глсу Ь'б].

Kt

Рге. 6.3. Cstira -cirrpcrn.-] c.™rr г.::ллсгс!1Г-о Устройство гоепр<?*лзг«£ауз ипфграаща í» зп-и о?,.за сяддкаяорг гороао по традлшюттоЗ схеме я солержгг -дяаясг»<шие рлодпей :п ф.-рнуй регистру. ареобразозатедь подпою ei. .и з год уяроллеппя х-кгпгьд! mcDüarcpcü. зтги.-:гш. Цлфргзл^ лпфер^ашк

тспропазодэтз is три з казгда из которых обрабатывается

тфориагка.

П!131!:лтсргши кедудь -:o~ít рзбетап* й усгсг-кг. шнЗрацлг с частот 1« тта^с—сЛ I...2 кГц. aoircir; г kísjo- устранения плжпг/я

стробоскопического эффекта частота развертки изображения 3...6 кГц.

В разработанном модуле возможно изменение яркости формируемых изображений. В устройстве отображения аналоговой информации это обеспечивается строб'.!} г,анисы дешифраторов ОС1, ОС2 сигналом Я А, дтлтслъиость которого изменяется от 0 до длительности шпата. В устройство воспроизведения знаковой информации пробируется дешифратор (регистр) знакоместа. Оба устройства имеют индивидуальные входы и гальванически не связаны между собой. Ухты ключевых элементов содержат схемы затщлы от перегрузок по току, возт&атотдкх при "остановке" развертит.

Рассмотренное устройство позволяет воспроизводить изображение в виде "светового пятна" только в динамическом режиме, поэтому для обеспечения необходимого уровня яркоепт требуется увеличивать рабочий ток выбранных элементов отображения. Это вызывает уменьшение ресурса их работы, ужесточает требования к ключевым элементам. Работа в статическом режиме при более пнзкпх уровнях тока (2-4 раза) увеличивает додговечпость п 1,5 раза {46].

Схема индикаторного модуля в этом случае построена таким образом, что при любом входном коде постоянно высвечивается элемент отображения, сопоставляемый входному козу (основной элемент), к элементы отображения расположенные слева и справа от основного элемента (дополнительные). Если в качестве нагрузочных элементов использовать резисторы, то изменяя их сопротивление ыог.жо изменять чис^о светящихся элементов в "световом пяте" п яркость свечения дополнительных злегтентот; отображения. Если б качестве нагрузочных элементов использовать диоды, то изоорах.елз.е имеет вид "хвост кокеты" [47].

Разработан индикаторный модуль, обеспечивающий полную обработку входного сигнала и развертку изображения без автономного источника питания и с автономии:,! источником питания, преобразующим 27В переменного тока в 5В постоянного тока.

В таблице 6.4. приведены данные по основным характеристикам ппядхаторных модулей на основе аналого-дрскрегсогс/ тщгжг.торз.

__Таблица 6.4.

Тнп Напряже- Потребляемая Структура. Внешняя

модуля ние источ- мощность, входного освещен- Особенности ]

ника пита- • Вт- сигнала ность

ть-:, В

1 2 3 4 5 6 •

МИ -1,2 5 2,5 ЗМПразрдд- . >61000 Работа с

■ пыа ;;од согласующим

усгоойсгводт

Продоляение тзблшш 6.4.

1 ! 2 3 j 4 1 5 1 6

МИ - 4 } 5 ! i 1 2,5 i 32*разряд-1 пый код ! >61000 Работа контролируется cri ЭВМ

МИ - 5 S 27 1 i 3.0 i 32хразрад- 1 пый код i -----L-------,----- >61000 Со пстросн- КЫМ псточ1п1- ко и ютаиня

Внедрение результатов работы

По результата»! пгследоганнй были разработаны, внедрены н ошоаш a странном и опытном производстве:

1.Технологии нисттовлення квдккатороа ГНП-11, ИГП-17. ИГГ1С1-111/7, ГЗСН переменною токд а ГЗСИ постоянного тожа с внутренне:! памятью (Аггт внедрения от 12 апреля 1984г.)

1 Светодиодные индикаторы ИПТ 22А-7Л. НПЦ 19А-1/7Л. ИПМ 08А-6А, ИПМ 08А-6К (АЬЯР 432220.12? ТУ).

Г. Светодиодные модула индлгашга МИ 1,2 (НГФУ 3044.001 ТУ).

4. Солнечные батарея СБ 1548-4, CU 1150-4, СБ 2560-3. СБ 2764-3, С5 1025-4, CS- 5 (ИГФУ 3.044.001 ТУ).

5. Реактор пдазыохпмичееаою осаяделкя дль иалесенпя слоев аморфною кремния гетероструггур (Акт ззодд а ззаиуаташзо от 28.03.1 t94i. Шпфр№МООб)

6. Регетор пдазаохлынческого оеаддвпя ддя пднесенкз с.оез шорфяого крешшз дзз товлроэ народного потребляй» (Акт ггзодл я зхшэтэтгдя» от 29. ! 2.1993г. Шифр .Ч»*4003).

"роекты Исследозанпе к рхзргботха глтоношшх ксточшгхоз отлаша да спюге солнечных батарей ж» аморфною хремняя а коппстороз* (Шчфр 'Иоглгпгор*. ~Нош:стор-2") npotnra 3sct¡epnn.y Российского фонда гехводотпчеезого разпггг.! г,а шптпстерспзе паугя Россш а ф?.пгнсируетст.

Оспозгзые п&тзодм

1. Устанозлспо, что оиткиадише харагтерягстпкп (фотталехтрпчесЕпе . допета, адеззз. распоцерносп. толшшы покрытия) плеток a-Si:H 1сблхиактз в усдознзх ламшгаркоста ахтаносодгр:?зшао газового потока, в ясутташа в нем •то.тлнеризащга в температурном дгалазспе 220 - 300°С. .

2. Успшоалепо, что пызгшшаз сгетом детразадня фотогггехтрпческлх сонета изспсе нелептропаннсго a-Si:H сопровозсдаетсз пзмеяслнеи труктуры а уредячеяиеы толщины псггрхпсстасго слсг плезхи, а уддлезпе. го зязчэтеяыго салхгсг деградзяшо.

3.Усгаисйгско, что, сютр излучсжа ы^щютоишнхишаин » глероструэтург* р-<М-4-п из огиогв а-5»С:И сдащ-авта в керопгоголноау» область ври увгяачгатдт зсии ту;:гльпс-то;,~:их дплсетркчгссюс слеса и мсасш' от иягрглггиаосга злагтргчкжого поля, а интенсивность растгг с температуры и увеличением нлшпосп; аа&екцаот.'иого тска,

4. Устансадеаа вз?я^осс.7:ь ««кау эпгггрофизпчасгаши харазасрпслткаии, схруздуроЗ, «ктг^сы таспзя пленок ва основе соединений окислов С:-03 ЛЧОч-З^Оэ» 0 ползало, что плазма тлеющего разрлда попошного тока и со.-^исга средний и ен-"оннх давлевпй образует с резяепшшлм 'латериакр^ кг сеиазг соадннгиий окпсяоз Ст^Оз-У^О^-ЗтО? инжепегпрующна п^лхигг я цехатшзм токодрехойигния в резпстшвпоы элементе ськзги с вэкпвзтваиец режима токов, ограничалтьк пространств гианм ззрядои.

5. Наблкдоезж; к«табияьпосгь заргятсрясшк - рсзйстззаого тош.оплепэчкого элемента на оспс,;е с:-3'.слоп СГ2О3 -у^О^-ЙЮч, вшьаштая эрозией анодного зл«грлд»", связана с кробселг ьяотсСарьгрси, образугэпшхся на граяяце -р^гитн^иий иатерпйл., ы устр^^ехся она формирование!; в прюлтрелз,:сбяг-сш езоя с ярз^згдаеггка- 10-5-!0-3 Оу'с^г' аа основе резисгивпсго материала, обзгаще^'ного оксидом панакки.

6. Деградация ОаР-сзетодподсз с торцевым выводом излучения епязапа с уменьшением коэффициента ннжелт-га за счет ¡роста безпзлучатсльяой компоненты тока, а сопровождается образованием глуnc.au; уррвцей с ;иерглен ношпацни Е.~(0,5х0,03) зВ н Е7=(',!±0.04)эВ

7. Получено мшшмалькое значегны нормального катодного паденпл потенциала я тлеющем разряде на пленочном метгллическол: катоде, покрытом острезковон пленкой скксп маганя в смеси Ые + ЗУоХз - (32,5±2) В, установлено, что введение ртути з холодные катоды на основе амалыамообразуюших металлов приводит к снижению нормального катодного падения потенциала тлеющего разряда в инертных газах, что езязако с ростом коэффициента вторичной вогшо-эя-жгроштей э.лтсске. Предложен адсорбшюн. ый мелглшзм плияьля ртупт кг скорость катодного распыления в инертных газах.

8. Разработаны технологические процессы изготовления солпсшых батарей па основе р-т-п сгругсгуры из а-5пН па стеклянных и металлических подложках, обеспечивающие пх высокую эффективность п надежность.

9. Разработана' конструкция п технологические процессы изготовления трнкопленочных светодиодоз на основе р-<1-ь-с1-п-гсгероструктуры нз а-ЗпН, с длиной волны-излучения (670 - '570 пм).е красно-зеленой области спектра.

10. Разработаны повые • физические и техполотачеекпе подходы

м>|11<)тмф1'п.шнк : а ¡орафчлпых шзк'осшпсяфуюншх индш лоров на onions роисшиных i.ic^vniiii hj юнкон аморфной плснкн окислов CnO; V4K SiOt.

11. l'a ipañosainj констр'.ыорсхо тс*нолоп(ческне методы сохипич индикаторов на основе С î a i1- с н с г o.u! < • д г > п с торцевым, выводом »¿лучомк ¡i uipoiicniJ на яV иле, имеющие высокие )piономнческне чар.илериспг» н н надс*но;п,

12. Рлрлоомны чет uj получения псддсфсктных мез злличсскн* пленок (Cr. V. Mo. W, !i) на .аплектричеемгх подложках и ля пектрическнх пленок (ЛЫ>3) на MCIJ.X1H4CCKH.4 no.uo*»¿x.

13. Рлра'кчан чет од одновременного определенна коыпласион дюлекгричсскон проницаемости я толщины пленок. основании!! з совисстнсЛ «KipatMíiir рсп.аиюа )длш.си:-.'с1рнчес»:их и фоюисгрнческн* шчерсннй. uó.txuK'üihh ¡ ыгои н ючтч-п.ю и iwcpeiiiis

14. Определены усдовкч получения uai chm.l'is.hciä -»фЬсгтипност диюночных источников üinaiiüs iu основе- солнечны* о.иарен m з St H я ясчшсюроз.

15. Рафа'Гч>ылиые а рсплмле проведенных исследовании со,- 'сшые Г'ллреи. зшеноупы; кгточнти шпапи«. светодиодни? кидик.зпфы усгроиавз на и т. основе, р'гшетяпиыг э-.счсиш, тс ;>чсс»л(г процессы :: оборудование внедрены в врсаппиязо.

Список оптбли^оаашшх материалов

!. КлрзГингв СЛ!.. Газр:. яы Г.Н.. Гзпшз Т.Л- Пожзрсяп: П.Д. О плечики пзрма piyr.e на хзрдыерастн тлеющего г-ирхда в клершьл глзх. ;>:cv:po!i!iiS тсхн;п:а. с ср. 4. *)ЗП и П'П. !9"ti. в. 5. с. 62 1л.

2 Kjp3t"3!io0 С.М.. Баллсерз f.Г.. Нльт.цеку.о ЛФ. К «опросу о рзсн^снин катодов г paipi.'e. Эле1'трч.-И5;ач тсиппз, сер. 4, ТОП к

П'П. 1"ïî . в. UM), с. 23-31.

3. Караганов CM . Нлтхлсик'О Л.С\, Пгчпех-'чюв Б.В. Соломенников Г.З. О шиш азроя ргугл из хзрактер-'сп».:» глекчзего рзтрч.о п телиц в зрюзе. 'Хытгеюш а. оф. 4,1ВП а ГРИ. 19"6. г.. ÎC~). с. 52-55.

4. Клрзодиоз С.М.. Содоцептл.ов Г.В. О вы'"ч>ре материала резпетншгых xievcíncn пзутги ПШ п:чло*ш;о:а тока. ")дектроикая техника, сер. 4. ЗВП u ITÍI. 1931. в. Г(?5). с. 35- 39.

5. Кзрлбзчев С.М.. Солскештгсз Г.З.. Сйлргсоа C.B. Исслелоязтое взанчосаязя пар.'«eîpoB ГНИ плпоянишо токг с еггутретгей п.-ш<ш.ю. Вакуумная и газорз-ф*-""а* злоктропяЕа.г.Рязапь. Í9SÍ. с. 60-62.

ó. Юрабзпсв С."!., Кулаков Л Л! . Соломенников Г.З. Об использовании тлеющего ратрядз для го.чгре.'И пс.тл";глм сопронгалспйя ГИП. Ватгууч .ал и

газоразряднах электроника, г.Разань, 1981, с. 96-98.

Карабанов С.М., Иошехонов Б.В., Соломенников Г.В. Газоразрядная внднкаюрная панель постоянного тока. A.C. №820504.

8. Карабанов С.М.. Соломенников Г'.В., Рябов Ю.Т. Резнстивный материхт. A.C. №911630

9. Карабанов С.М.. Соломенников Г.В., Рябов Ю. Г. Резнстивный материал для ГИП. A.C. ,4-922883

10. Карабанов С.М.. Соломенников Г.В. Способ введения ртути в газоразрядный прибор. A.C. №930426

1!. Карабак- и С.М.. Соломенников Г.В. Газоразрядная инднкаюриая панель постоянною тока с внутренней памятью. A.C. №980554

12. Карабанов С.М., Соломенников Г.В. О влиянии двуокиси кремния нг электрические характеристики окислов переходных металлов. Тезисы доклада на 2-ом Всесоюзном научно-техническом семинаре "Ilyni повышения стабильности и надежности микроэлементов и микросхем". Рязань, 1981, с. 134.

13. Карабанов С.М., Соломенников Г.В. О влиянии тлеющего разряда на характеристики резнетивиого элемента в ГИП постоянного тока с внутренней памятью. Вакуумная и газоразрядная электроника г.Рязань, 1982, с. 71-73.

14. Карабанов С.М., Кулаков В.П., Соломенников Г.З., Геннадьев В.М Особенности конструирования ГИП постоянного тока с внутренней памятью. Тезисы доклада семинара "Применение и перспективы использования ГИП в устройствах отображения информации". Пенза, I9S2.

15. Карабанов С.М., Соломенников Г.В. Об использовании ионного травления для стабилизации параметров ГИП постоянною тока с внутренней памятью. Вакуумная и газоразрядная электроника. г.Рязань, ¡983. с. 112-115.

16. Карабанов С.М.„ Геннадьев В.М., Овсянников П.П., Соломенников Г.В. Исследование влияния ртути на коэффициент вторичной эмиссии холодного катода. Тезисы доклада 5-го всесоюзного семинара по ФЭЭ и ЗИЗЭ., Рязань, 1983, с.88.

17. Карабанов С.М., Соломенников Г.В. О влиянии двуокиси кремния на электропроводность и структуру тонких пленок окислов Cr203-V205-Si02. Тезисы доклада 3-й Всесоюзной конференции "Неорганические стекловидные материалы и пленки на их основе в микроэлектронике". М., 19S3, с. 88.

!8. Карабанов С.М., Глебов A.C., Соломенников Г.В. Исследование - проводимости тонких неупорядоченных пленок на основе окислов Cr2О3 V'205-Si02- Тезисы доклада 3-й Всесоюзной конференция "Неорганические стекловидные материалы и пленки на их основе в микроэлектронике". М., 19S3.-C. 89. " '■

19. Карабанов' С.М., Соломенников Г.В.; Степанов В.А. О взаимном ■ влиянии элементов отображения в газоразрядных знахосшттезирующих.

шишкаторах постоянною тока с внуфснней памятью, Электронная техника, сер. 4.ЭШ1 и ITH. 19S3. з.З(9К). с.42 ¿6.

20. Карабанов С.М., Соломенников Г.Н.. Попов С.И. Исследование дефектообразонання в тонких металлических пленках. Тезисы док. гада Всесоюзною научно техническою семинара "liyni повышения стабильности и надежноеш мнкро >дсменк>й и микросхем". Рязань, 19S4, с. 162.

21. Карлбаноп Г.М. Казодиос распыление з тлеюшем разряд.: в присутствии парой p:vm 1 сзисы докл. на Всесоюзной кочференшт по взанмоленптшю атомных часта с твердым телом, Минск. Н».ч3!.

22. Кар.кмноя СМ. Гаишл Т.Д., Орлоь С.Н. Режимы работы сегментною (азоразрядпою индикатора постоянною тока. Электронная техника, сгр.4. ')ВИ и П'П. 19~6. в 3. с. I51 1 56.

23. Кзрабаиов С.М.. Кашннкова И.В.. Орлов С.11.. Пшеничникова В.П. Влияние вспомогательною paips.u на р.н'кчу сетыенттюн ПП1. Электронна* техника, сер.4. ЭВП и П'П. 19—. b.s. с. "0 ~4

24. Карабанов С.М. Физические и технологические оснепы конструирования ГЗСИ постоянною тока с внутренней памтю. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, г. Рязань. 1984г.

25. Карабанов С.М.. Орлов С.И.. Идьяшснер "А.Ф. Способ управления ссгметшюй ПШ постоянною тока. A.C. .4" 6"0990.

26. Карабанов С.М.. Соломенников Г.В., Шестеркип А.Н. Способ упрадлеяня газоразрядным meno юром. A.C. .4' 1348Я97. ■

27. Карабанов С.М.. Соломенников Г.В. Исследование зрозик электродов рсзистивиых хтеметггез на основе соединений оьислоз. Тсзисы доклада Всесоюзного наушо-технического семинара "Пути повышения стабильности а пхтсжиостн микроэлементов а микросхем". Ргзаиь, 19Я4, с. 162.

23. Кзргбзноз С.М., Соломеиников Г.В.. Попов С.П. Исследоваяне структуры тонких пленок хрома в мед». Вакуумная и газоразргтг.ая . электроника. Рхзань, 19Б4, c.S5-S6.

29. Карабанов СМ.. Со.томсгошгов Г.О., Глебов A.C.. Живодеров А.И. Инжскинонные токп а структуре плазма - аморфна» липка на основе , соединения окислов OtOjV^jSiOi ыстхтд. 11 ir.cmu Зузов, Фшика, 19S4. .4-11.C.119-121.

30. Кара-" " 'в С.М.. Соломенников Г.В., Глебов A.C., Живодеров А.И.. Геннагаез Б.'.. Способ измерения пзр-метрез полупроводниковых я дгплектрнчеекпх »iaTepiüTos. A.C. .Ч'1241945.

31. Карабанов С.?>!.. Крютчгкко О.Н. Способ определения количества парообразующего зешестза s ГРП. A.C. -V;¡5046Я ст GS.07.S6.

32. Кзрабаноз С.М.. Кр?иг":яжс О.Н., Соло:теп;г:п.оэ Г.З., Чикпков

Л.К. Снсссго (игоювленнк .мишени для электронно лучевою испарения. Л.С. .Ч>П?'г542 Б.И. 441985

33 Карабинов С М. Особенности электронно■■ лучевою испарения порошкообразных .'игилтрических материалов. Тезисы доклада на Всесоюзном семинаре "Технология ГНС". ¡.Ростов Ярославской обл.. 1986.

34. Карабаиов С.М., Мосышчева И.Ю. Исследование стабильности рознстишшх слоев на основе окислов переходных ме галлон. Тезисы доклада Всесоюзною научно -технического семинара "Пути повышения стабильности и гтадежносгн микроэлементов и микросхем". Ряииь, 19SP. с.

3\Карло.:" ов С.М.. Кртогтеню О.Н. Устройство ;ш нанесения нокригпя в вакууме. Л .С. N^i 304-536 от I9.04.S5.

36 Карабаиов С.М.. Крю1ченко О.Н. Способ пол>чення тонкоиленочн" : хромовых покрытий. Л.С..ЧЧ 3875С6 от 28.04.86.

37. Карабаиов С.М., Крюгченко О.Н. Способ получения металлических покрытий. А.С..ЧТ644550.

38. Карабаиов С.М. Структура тонким пленок на основе соединения окислов Сг^Оз - V2O2 - S1O2. Труды IV Всесоюзною НТС "Пупт повышения стабильности и надежности макроэлементов и микросхем". Рязань, 1987г., стр. ¡06 -109.

39. Карабаиов С.М.. Крютченко О.Н., Понсз С.П. Особенности формирования и электрофизические свойства тонкоплекочной композиции Cr-C'u Сг. Электронная техника, сер. Материалы, .^9(254), ДСП, 1990. с. 1215.

40. Карабаиов С.М. Исследование влияния пленки окиси магния на характеристики тлеющею ратряда с метхтлич-'ским пленочным катодом. Электронная техника, сер. Материалы, .\е2(256), 1991, с. 58-60.

41. Карабаиов С.М.. Петроз II.М., Матушкин С.А., Сснскнй B.JL Д страдания свето.чдюдоь зеленою свечения на основе GaP. Тезисы доклада 3-й Всесоюзной конференции "Моделирование отказов и имитация на ЭВМ статических испытаний НМС я их элементов", Суздаль, 1989.

42. Карабаиов С.М., Кулаков А.П., Соломенников Г.В. Исследование размерных эффектов кристаллов фосфида гаЛлия. Сб. Электронные приборы, Рязань, 1992.

43. Карабаиов С.М. Светодиодные индикаторы с торцевым выводом нгдучепки. Приборы и системы управления, J&I0, 1993г. с. 37-38.

44. К.чрабанои С.М., Лысенков Л.П., Фалеев Л.Г., Шестеркин А.II. Индлт.аторш.ш модуль для бортовых систем отображения. Приборы н системы управления, 1994т. с. 41-42.

45. Kanthauov S.M. "J'he- U.sa;.e of Стар for Manufacturing of High Efficiency 1 ijiht -Lnuttinj; Diodes v.iili EU«e RaUiation. 1st Intern. Couf. "Materials for

Optoelectronics". Sheffield. ¡995.

■it). Караганов CM tr др. Устройство отображении кпфгрчлшш. íiaion .4-:oo()9f>o.

47. Карзбапов С.M к лр. Устройство отображение ааформанлл. Hatcni №2003": 13.

•¡К. Караганов С.М., Алскссся Г.Л.. Масленников ВН.. Чирков В Г. Анализ п.:ня!№« плр.'.чгфлв рс-цлорз »a скорость роста пленок зиорфтпо кремния !p>:u.! míчародлои конференции "Нпсрипхглнчгскиг иолупрозодлим!'. У-ыород. ¡r/S'>, с. 33-Sí.

49. Карабинов С.М., Воронцов '>.Н. 1 андемше ToiiUKUcüo'iiiur солнечные ысксггти. Тслнсм 2 го семинара СКИП в Куб.'У "¡{орыс материалы для телнонергепаи". !

50. Клрзблиоз С.М., lk>p;>it»on ">.Н.. Чирков В.Г. Исс-'едокат.'с троисссд осалденнч сл.к:« аморфною Vp<rvjниз в плаизрнок рс.итсрс Тсикы тослалл гонферстши 'Иозые кнформашкншис к испрсш.чис кхкемеккм в иродноа хозяйстве » обрлюпаиии'. Moo.i'a, \ОП. 1990.

í !. Каргбалсз СМ. а др. Tohkoh.tc5¿o4íiuc голи-пни с злсьгстггт»: .г." Зык»!' »ä аипарзпри. g turnt Воюбнинлзсмыс шпичгшьн «irpíüü, M . . Г.Ж, ■Ш. 2«223. с. 45 <2.

52. Karabasov S.M. I-'uiKtional Псстгопк ;H-vïccî со •\ra.,-rphpu^ '.enueonducterv I niera С oaf. ¡ССМУЛ. Bahrain. Гл2.

53. Каргбаноа С.M . A_:r:::i ;.ч: P B . Пои o «a pía Д.И. ("опусстнае ó pavers, л з гт<: :: с с м с: рячссг хх s» «^пс!ыг:р;псгз;цх лд.чних ;ui определение ггпгчгсхих посипнимт и го.нглни слс-д гуорфгюго Гйдрсчп.чпировакнсто -KUiULt. ЖПС. T.61,- 2. с, 132 Ï 36.

54. КамЬпег. S.M.. AhcnhLm ? .V.. Lavan A.V. Surface Metastabil:'.-; ш S¡ 2- rr-.eaiíij by Optical Ме^птзсп:'. 56 1С Ал. Cob*. 199>.

55. Karabjrov S.M.. AhrnhLut .4.V. Optical Owmtcrtratien of U's^k iur^cs. вг Si Surface and Bult Mi'.TOVr^v.:^ 15 ÎCAS, Cobs-, 1995.

56. Kara bar о V S M. Szríict On;ta с f MctattabsMy tn Arcorphoui yd.-ogcr.atcd S:!;con. 11; intern. CnrJ. "Mai-naís Ser Op:«¡cctr¡?n:cí\ SfccîTîdcl 95.

5". Карабаяоз СМ., И ал л er. Й.И.. Яссзчч З.И. Со::.ч:чиые з.:ем«.та нг ноге: г?юр£яого fitgv » «тзиро заикою »греминч. Эдеироииа« оиггалеттечт». 1995. .4-2, с. 20- 21

5S. Карзба.-сэ С.М. s др. Эдспрогаше хгзраетс чдеи. A.C. >&!78007^,

59. Karabanov S.V., Pesîw A.V. -Л il. Elc-ctrdumincsccnce а> з fundios cf rtnc Seid and tcaperarurc m amorphous «hoc a-carbon based p-i-з it г.: r turcs. . IS, Boston, 1991

60. Karabanov S.V., Pevtsov A.V. at al. Injection electroluminescence in p-i-n junction bascJ on amorphous silicon -carbon alloys. Int. Worcshop of Plusics оГ disordered systems. Si Petersburg, 1992.

el. Караганов C.M., Герасименко B.A., Фельмешер B.B., Фроловскнй А.А. Подложкодержатель. A XT. .44730366.

62. Карабанов C.M.. Герасименко В.А., Фельмешер B.B., Фролонский А.А. Способ папссешы в вакууме диэлектрических пленок. А.С. >61786850.

63. Карабанов С..М., Кухмнстров Ю.В., Пономарев Д.И. Анализ работы солнечных батарей in аморфного кремния в составе источников шлання. Электронилл щк мышленносп., 1995. с. 23-25.

64. Кзрзбанов С.М.. Кухмнстров Ю.В., Пономарев Д.И. Ионнсторы на основе апротонных растворителей, эквивалентная схема н режимы рабс"._. Приборы и системы упраалеиня, 1994, ,4:12, с. 32-34.

65. Karabanov S.M., Pevtsov A.V. at a! Electroluminescence as function of electric field and temperature m amorphous silicon - carbon based p-i-n structures. Procced MRS. 1993. Boston. V-283, p. 597-602.

66. Karabanov S.M., Schwarz R.. Pevtsov A. V. at al Transport mechanisms underlying electroluminecence in a-SiC-П based heterostructures. MRS, Spring muting, San-Franc., 1993.

67. Karabanov S.M., Alyoshkin R.V. Surface metasuble layer m amorphous, silicon and its crucial influence on material photoconductivity and electronic stability. 25 IEEE PV.5C Washington, May 13-17, 1996.

В Список цитируемой литературы

1. Shur М. Hack М. A New Analiiica! Approch of a-Si:H Film Transistors. J. Not-Cryst. Sol. V 59-60, 1983, p.l 171-1174

2. Tanaka K. Photo-induced metastability in amorphous semiconductors. -Prosecd. of 14 ICAS, 1991, pert 1, p.1-10

3. R.A.Street Physics of a-Si:H p-i-n devices - Proceed. 15 ICAS, p.643-652.

4. P. Азза.м. Н.Башара Эллиисо'мегрия i; ноляризонаннын сост.- М., Мир, 1931, с.584

5. Peirin J. Plasma and surface reaktions during a-Si:H film grown., -' Proceed, of 14 1СAS, p.639-644

6. Chen G., Zhang F., Yan S. Electroluminescence of a-Si:H multilayer films. - Proceed of 14 ICAS, p.639-644.

■ 7. Y. Hamakawn, D. Kruangani, Т. Toyama, M. Yoshimi, S. Paoshi, II. Okomo'.o Electroluminescence of a-SiC:Jl heierosiructurs. Optoelectronics, 4, •(19£9). p.2?>! • ..'.,-

8. Шефтель ILT. Терморсзнсторы M, Паука, 1978, 415c.

9. Петрова В.З.,- Курочкнна B.A., фияатоиа II.В. Об шмепк.ни -

«лрнчссхпх u oimnccKjtx свойств ванадисво-фосфатых ercvcu по мере пт >исга.иптшш. • В сб.: Научные грузы но проблемам миьромспроки».»).. \í.. VL МНЭТ. 1972. в. 13. с.82.

10. Кхтыпша В.М.. Косиицса В.И.. Гама« ВН.. Богомолова Л .Д.. одсбздэе O.I-. Свонсгва сгекол В17О3 - VjOj - CaO. lid *у»оа ( СТР. сср. пика. 19S3I-. Жч C.31.

11. Андреев А.Д. Вольт амперные *зрзгтср»стизс* «oirnunа плдтмз • эй аморфного или полихрь^галлнчсосою соска, • ЖТФ. 19~Q. т40. я.З. 47

12. S.Tsuda. T.Takahama, at aî. a Si technology for hich efuciencv solar U. - Procecd. 15 [CAS. 1993. p.679-6S4.

13. Y. Haroaliwa R»rat Adv.ir.ccs of Tbm Filra Solar Cc!U and Their :hnoiopci.. - Procced. 1 WCPVC. 1994. p.X-41.

14. P.D.MaycocL International Pbctovottatc ra¿rfcets, drseJuprsent and ods ГогссиУ 2010. -Pnxccd I WCPVC. 1994. p 694 699.

15. D.Knnn£sxn. W.lJocnkoiunj, S.Panyabeov Yiubic (hin filra li^hrt naming djode uisnc a-SiN:Hb-S¡€:H bctaojuccïjon.. Prtxícd. 15 1С AS, Î993. 09-S12.

16. R.L iVaifield. 3 Si H Uaeur and 2 D iraage icr.v^r.. -pnxsrd. 15 ÍCAS. 3. p.771-776. ;

17. Oû-opu по rterrpoanaâ Tct:u.nc. Пло-Ж?: тслсь.птечпые тгрглы. wpo.ion nr. - M . 1930, sunJ CO i), сер. ОВГ1 Я ГГП. ¿Se.

13. Я&ктсгсЗ О.М.. Пехрыг-'йдо А.Б. Га*зрд1р*д?п.»е юигадторпме cxj з тп срамсг.еипг. - Рхтло59~?-т.. т.З!. '-^З, с.3.

S 9. Smith J., Fr.evphcï ta DC G sa t>jch¿r¿c Duphy Рагте'д -iiih internal coty. • i ELL", 1974. vj IS. p.3'6-360.

1С Коган ЛЛ1 По.тупро-о.тл'.ткc:ruс сл=етоаггучлет:-ji*.: дяоты. М„ -гслизг. Î9S3. 20 i с.

21. М:г<и<!лсз А.Н.. ?лсг.^л A.A.. Сс*олсз H.S. Элг.аро.тицплггппгпп.'е araiopu из «x»on< i« * пклхз. Ззр)бсхшл -салроиплл зехнккд, 1977, .е.! 5-34.

22. Декисоз А А.. Лггтоахйя С.Н-. Саде*кз Í'-VT Pc-oscauneiraa* гтссюллз глубок« уроь.чгл. Опторы здеггрещ.ой :с-.;::гич сгр 7, 1935. Ï5.C.-6.

23. Еризксз O.II.. Cyirircs В П. Полулр<5г;о.7зп!ко'!ые >аапгУф>тоишс яндлхзтор'л. - 5.Í., Радкг. езгъ, 1990, 2

2'. Л;т:ак ИЛ:., Лоуьз В.О.. Cor.vz-ï.iy.x Т.Е. Основы иострсеш. ; ?эпуры отображении п плтоv:2п!vKCv;.rt {¿зехгмгх. М., Сев. Fatso. 197>.

Сергей Михайлович Карабаиов фотоприемные и светоизлучающие приборы

и устройства на основе гетероструктур из аморфного гидрогенизированного кремния и оксидных полупроводниковых пленок

ДИССЕРТАЦИЯ

в форме научного доклада на соискание ученой степени доктора технических паук

Печ. л. 5 Подписано к печати 29.04.96 г. Уч.-изд. п.л. 5. Тираж 100 экз. Формат 00x8-1 1/10. Заказ Л1> 6С8.

Рязанская обллстная типография, 390012, г. Рязань, Новая, О!)