4- amaliy mashg‘ulot: Quyosh elementlari tuzilmalariga omik
kontaktlar va yuzadan akslanishni kamaytiruvchi qatlamlar olish
texnologiyasini tadqiq etish.
Ishdan maqsad:
Quyosh elementlari tuzilmalariga omik kontaktlar va
yuzadan akslanishni kamaytiruvchi qatlamlar olish texnologiyasini tadqiq etish.
Agar kontaktning volt-amper xarakteristikasi noldan boshlab kuchlanishning
katta qiymatlariga teng kT largacha (V>>kT) chiziqli xususiyatga ega bo‘lib, tok
kuchini qarama-qarshi tomonga o‘zgartirilganda
chiziqli qonuniyat saqlansa,
metall va YAO‘ orasidagi kontakt omik deb hisoblanadi. Ammo, kontaktdagi
kuchlanish pasayishi yarim o‘tkazgichli material hajmidagi kuchlanishlar
pasayishidan kam bo‘lsayu, tok-kuchlanish (I-V) xarakteristika shu oralikda
chiziqli bo‘lmasa ham, kontakt kvazi omik hisobiga kiradi
va uning xususiyatlari
qoniqarli bo‘ladi.(Rasm 1).
Rasm 1. Kontaktlar qarshiligini o‘lchashning uch zondli usuli (a), o‘lchangan
volt-amper xarakteristika (b)
Omik kontaktga qo‘yiladigan talablar. Omik kontakt quyidagi xususiyatlarga ega
bo‘lishi shart:
a) katta elektr o‘tkazuvchanlikka,
b) yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlikka,
v) mexanik mustahkamlikka.
Kontaktning solishtirma qarshiligi siljitish kuchlanishi (napryajenie smeheniya)
nolga teng bo‘lgan hol uchun quyidagi tenglamani qanoatlantirishi kerak,
ρ
ko
= (dV/dI)
V=0
(1)
Odatda solishtirma qarshilikning keskin kamayishi zaryad tashuvchilar
konsentratsiyasini oshirish orqali kuzatiladi va haroratning kamayishi jarayonida ρ
ning oshishi kuzatiladi.
Bir metall yordamida olingan kontaktlarda yuqoridagi talablarni bajarish
qiyin. SHuning uchun ikki yoki undan ortiq metallar kombinatsiyasi orqali talablar
bajarilishi mumkin. Bunday kontaktlarda birinchi metall yarim o‘tkazgichli
materialda malum tip zaryad tashuvchilar mavjud kirishma
rolini bajarishi kerak
(aktiv kontakt) yoki yarim o‘tkazgich bilan nisbatan kamroq elektr
o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan holda u bilan ximik bog‘lanish hosil qilishi kerak
(passiv kontakt).
Bundan tashqari birinchi qatlam materiali mexanik mustahkamlik uchun
mas’uldir. Kontaktning ikkinchi qatlami yuqori haroratli
texnologik jarayonga
dosh berishi, tashqi muhit ta’siriga uzoq muddatda chidamli va yaxshi elektr va
issiqlik o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lishi shart. Uchinchi qatlam (yoki eng ustki
qatlam) qalaylash imkonini berishi, fotoelektrik batareyani
elementlar asosida
yig‘ishni osonlashtirishi va QE ketma-ketlik qarshiligi kamaytirish imkonini
(kontakt kesimini oshirish imkoniyatini) berishi kerak.
Hozirgi zamon yuqori samarali fotoqabullagichlar va QE ishlab chiqarishda
(asosan kremniyli quyosh elementlarda) ko‘p qatlamli kontaktlar ishlatiladi. r-tip
kristalli kremniy asosidagi
quyosh elementlarida Al, Ti, Pd, Ag (koinotda
ishlatiladigan elementlarda), p-tip asosidagi uchun esa, Ti, Pd, Ag ishlatiladi. Erda
ishlatiladigan quyosh elementlari uchun nisbatan arzonroq turadigan materiallar
asosidagi quyidagi kontakt tizimlari ishlatiladi; r-tip uchun Al, Ti, Ni, Cu,
p-tip
materiali uchun, Ti, Ni, Cu. Kontaktlar sirti keyin POS-61 yordamida qalaylanadi.
Eng arzon va oddiy texnologiya bilan olinadigan kontaktlarda material sifatida Sn
va Al dan foydalaniladi.
Omik kontaktlar olish asosan vakuumda uchirish, elektroximik o‘tkazish
usuli, ximik olish usuli va termik usullarni qo‘llashdan iborat.
YUqoridagi texnologik jarayonlaridan birini ishlatish uchun avvaliga kvaziomik
yoki omik kontakt olish uchun kerak bo‘lgan asosiy talablarni ko‘rib o‘tamiz. 1)
Metall-yarim o‘tkazgichli material chegarasida qarshilikni kamaytirish uchun
zaryad tashuvchilarning tunnel usuli bilan oqib o‘tishini ta’minlash maqsadida o‘ta
legirlangan
chegaraviy qatlam hosil qilish; 2) Termoelektron tok oqib o‘tish
mexanizmini boshqarish uchun metalldagi chiqish ishi F
M
va yarim o‘tkazgichdagi
elektronga moyillikning mushtarak qiymatlarini tanlab chegaradagi F
b
bar’er
kattaligini boshqarish
3) ionli implantatsiya, mexanik ishlov yoki elektrik ishlov berish yo‘li bilan yarim
o‘tkazgichli material yuzasida nuqsonlar hosil qilib, tunnel to‘siqlar hududida
energetik holatlar hosil qilish.
YUza qatlamdagi kirishmalarning o‘ta yuqori konsentratsiyasini hosil qilish uchun
quyidagi usullardan qo‘llaniladi.
1. Qattik jismli diffuziya manba’idan yoki bug‘
fazasidan yuqori haroratda
diffuziya jarayonini o‘tkazish.
2. Kontakt materialning o‘zidan diffuziya o‘tkazish, misol Zn ning Au-Zn-Au dan
InP ga diffuziyasi.
3. Ionli implantatsiya jarayonidan keyingi termik ishlov usuli.
4. p
+
va r
+
-qatlamlarni epitaksial usul bilan o‘stirish.
5. Kontakt materialini yarim o‘tkazgich bilan birgalikda termik eritish (splavlenie)
va rekistallizatsiya (qayta kristallanish) qilish.
So‘nggi usul suyuq fazali epitaksiya usuliga o‘xshash bo‘lib, erituvchi metall
tanlanganda uning yarim o‘tkazuvchi materialda eritish qobiliyati hisobga olinadi.
Legirlovchi kirishma erituvchi tarkibida bo‘lishi mumkin, yoki maxsus vosita bilan
kiritiladi. Bunday eritma sovuganda yarim o‘tkazgich kristallanish jarayonini
o‘tadi va qayta hosil bo‘lgan qatlam eritmadan o‘ta legirlanadi.
Quyida berilgan jadvalda ayrim yarim o‘tkazgichli QE lari tayyorlahda
ishlatiladigan materiallar uchun om ik kontaktlar keltirilgan.
