Experimentelle Bestimmung der thermodynamischen und kinetischen Eigenschaften von Gitterleerstellen in Silicium
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dieser Arbeit konnten die Defekte, die beim Ausheilen mit einem gepulsten Laser entstehen, ermittelt sowie Ihre Verteilung in der Tiefe gemessen werden. Es entstehen mindestens neun Defekte, deren Maximalkonzentrationen zwischen 10^12 und 10^13 cm-3 liegen. Die Tiefe, in der das Maximum der Defekte auftrat, lag meist zwischen 200 und 500 nm. Tiefer als 1 μm sind die Konzentrationen sehr gering und kaum mehr messbar. Trotz der hohen Anzahl an Defekten zeigt sich, dass die Lebensdauer dadurch im Vergleich zu unausgeheilten Proben nicht beeinträchtigt wird. Vergleiche mit anderen Methoden der Kurzzeitausheilung zeigen, dass mit dem gepulsten Laser von Innovavent mit einer Wellenlänge von 515 nm und Energien, die knapp unterhalb oder auch knapp über der Schmelzgrenze liegen, die besten Lebensdauern erzielt werden. Ähnlich gute Lebensdauern finden sich nur bei dem gepulsten UV-Laser von Excico, der jedoch nur schmelzend betrachtet wurde. Schlechter schnitten die Blitzlampenausheilung ab, bei der jedoch ein anderer Temperaturbereich untersucht wurde, sowie die Ausheilung mit dem Dauerstrichlaser. Bei letzterer wurde bei der höchsten Geschwindigkeit nur noch etwa die halbe Lebensdauer erreicht. Leider wurde das E-Zentrum nur nach gepulster Laserausheilung in auswertbaren Konzentrationen gefunden, wobei die Temperatursimulation dieses Prozesses durch das bei den meisten Proben wahrscheinlich erfolgte Aufschmelzen aufgrund von numerischen Instabilitäten nicht mehr innerhalb der Projektzeit erreicht werden konnte. Daher war auch eine Ermittlung der Parameter der Gitterleerstellen nicht mehr möglich. In jedem Fall kann gesagt werden, dass die von Chantre et al. berichteten Profile von E-Zentren nach Laserausheilung, die Grundlage dieser Arbeiten waren, auch nicht annähernd nachvollzogen werden konnten. In Bezug auf die gemessenen Werte der Minoritätsladungsträgerlebensdauer in den laserausgeheilten Proben ist zu sagen, dass aufgrund der nachgewiesenen tiefen Störstellen weit geringere als die gemessenen Werte zu erwarten waren. Dieser Befund ist nur in Hinblick auf die ingenieurstechnische Anwendung der Laserausheilung befriedigend. Eine detaillierte Analyse der Ursachen in Bezug auf die messtechnische Methode, Alternativen zur Passivierung der Oberfläche sowie eine Analyse der durch die tiefen Störstellen gegebenen Rekombinationspfade hätten den Rahmen diese Arbeit jedoch weit überschritten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Defects formed by pulsed laser annealing: electrical properties and depth profiles in n-type silicon measured by deep level transient spectroscopy, phys. stat. sol. (c) 8(3), 956-959 (2011)
D. Schindele, P. Pichler, J. Lorenz, P. Oesterlin und H. Ryssel
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/pssc.201000166)
