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knightshui木蟲 (小有名氣)
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【求助】多晶硅的反射譜或吸收譜，及其機(jī)理解釋 已有4人參與
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2樓2010-11-05 15:33:30
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3樓2010-11-05 18:45:26
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4樓2010-11-05 21:53:28
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小木蟲(金幣+0.5):給個紅包，謝謝回帖交流
夕陽西下:述一般適用于單晶硅，但是多晶硅在某些情況下也使用。即晶粒尺寸足夠大，晶界較少，對少數(shù)載流子的壽命影響很小的情況下適用。為什么對少數(shù)載流子的壽命影響很小的情況下適用？ 2010-11-07 11:32:05
小木蟲(金幣+0.5):給個紅包，謝謝回帖交流
夕陽西下:述一般適用于單晶硅，但是多晶硅在某些情況下也使用。即晶粒尺寸足夠大，晶界較少，對少數(shù)載流子的壽命影響很小的情況下適用。為什么對少數(shù)載流子的壽命影響很小的情況下適用？ 2010-11-07 11:32:05
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首先，我覺得用機(jī)理解釋這個詞可能不大合適。這個東西是非常成熟的理論（半導(dǎo)體、凝聚態(tài)物理）和光譜技術(shù)（IR,PL）的結(jié)合，是已經(jīng)有定論的東西了。一般說機(jī)理解釋，好像大多用來說新的，還存在爭議的現(xiàn)象等等。呵呵，只是感覺，樓主勿怪。 言歸正傳，說說我的一點認(rèn)識： 1.入射光照射到多晶硅上，一部分光被反射，一部分光透過，還有一部分光被吸收，三者的和是光的總強(qiáng)度1.一般是短波的光（光子能量大于Eg）很容易被反射，能量小于Eg的光的一部分被多晶硅中的雜質(zhì)和晶格吸收，剩下的一部分透過。 2.（單晶）硅中最重要的就是對電學(xué)性能有作用的淺雜質(zhì)（P/B/AS.....），這些雜質(zhì)占據(jù)了很少一部分硅的格點位置，和硅形成共價鍵。根據(jù)不同的雜質(zhì)分為N和P型。以N型磷摻雜的樣品為例，室溫下，由于晶格熱振動，束縛在磷原子上的電子通過晶格振動獲得一定能量，得以脫離這個束縛，即電離。脫離束縛的電子就進(jìn)入導(dǎo)帶，參與導(dǎo)電。如果在極低溫下（<15K），可忽略雜質(zhì)電離，如果樣品補(bǔ)償也忽略，那么這時候得到的紅外吸收光譜的光源提供的光的能量就用來激發(fā)這些未電離的原子態(tài)雜質(zhì)，檢測器得到的光強(qiáng)可以換算為透過率，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為吸收光譜，光譜反應(yīng)了雜質(zhì)態(tài)束縛電子的激發(fā)和馳豫信息。吸收峰的位置（波數(shù)）可以拿來定性，而峰高（峰面積）則可以拿來定量。具體過程還要復(fù)雜，這里不太好說清楚，建議看看半導(dǎo)體物理書和紅外光譜原理的書。一般測碳和氧就用常溫紅外光譜，而三五族雜質(zhì)就需要低溫光譜技術(shù)如LT-FTIR、LT-PL。 3.2所述一般適用于單晶硅，但是多晶硅在某些情況下也使用。即晶粒尺寸足夠大，晶界較少，對少數(shù)載流子的壽命影響很小的情況下適用。當(dāng)然，單晶多晶畢竟有差異，可能在峰位和峰形上會有些差別，但大體上是差不多的。 4.看樓主專業(yè)是太陽電池。在太陽電池領(lǐng)域，反射譜一般用于表征減反射層的減反射效果。即為了得到最佳的反射層，使反射竟可能低，這樣吸收得就多，更多的光就被利用，從而提升光電轉(zhuǎn)換效率。 寫得有點亂，也比較通俗，如果哪里不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑�，還請高手幫忙指出，以免誤導(dǎo)他人。 [ Last edited by SCU_magiclee on 2010-11-7 at 10:54 ] |
5樓2010-11-07 10:34:35
SCU_magiclee
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夕陽西下:根據(jù)溫度的變化，電離分以下幾種情況：低溫弱電離，也就是只有部分雜質(zhì)電離。2。隨著溫度的升高，雜質(zhì)完全電離。3。溫度繼續(xù)升高，雜質(zhì)已完全電離，開始本征電離，也就是電子油價帶躍遷到導(dǎo)帶的過程。每一個階段吸收譜線都會有所不同。 2010-11-08 05:59:52
GrasaVampiro(物理EPI+1): 2010-11-08 07:02:47
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夕陽西下:根據(jù)溫度的變化，電離分以下幾種情況：低溫弱電離，也就是只有部分雜質(zhì)電離。2。隨著溫度的升高，雜質(zhì)完全電離。3。溫度繼續(xù)升高，雜質(zhì)已完全電離，開始本征電離，也就是電子油價帶躍遷到導(dǎo)帶的過程。每一個階段吸收譜線都會有所不同。 2010-11-08 05:59:52
GrasaVampiro(物理EPI+1): 2010-11-08 07:02:47
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答夕陽西下。 1.要了解低溫紅外的原理（LT-IR）。室溫下淺雜質(zhì)基本完全電離，不會吸收紅外光的能量（只有中性態(tài)的雜質(zhì)才能吸收紅外光實現(xiàn)躍遷）。極低低溫下，電離可忽略，即絕大部分淺雜質(zhì)回到了中性原子狀態(tài)。但是補(bǔ)償部分的雜質(zhì)還是處于電離狀態(tài)的（以N型硅為例，磷的能級比硼高，硼原子束縛了空穴，即在低能級有空狀態(tài)，磷的能級上的電子就會就填充硼能級上的這些空狀態(tài)）。這樣即使在極低溫下，也沒有辦法測出全部的雜質(zhì)總量，只能得到補(bǔ)償后的凈雜質(zhì)含量。該凈含量就對應(yīng)電阻率-濃度的換算值。要測出總的含量，需要額外用能量大于Eg的背景光照射，以激發(fā)價帶電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生大量電子-空穴對，依靠這些電子-空穴對來把絕大部分處于電離狀態(tài)的磷和硼“還原為中性態(tài)”（這是一個動態(tài)平衡過程，即光照條件下的光生載流子產(chǎn)生和復(fù)合的平衡）。這時候采集的紅外光譜反映的就是總的雜質(zhì)的光譜信息。 2.多晶硅細(xì)分的話有很多種，（1）剛剛從多晶硅原料生產(chǎn)線上下來的多晶硅棒（2）多晶太陽電池廠商通過鑄錠得到的多晶錠。前一種屬于微晶硅，很多的晶界，晶粒尺寸也很小，載流子在晶粒內(nèi)部傳輸?shù)木嚯x非常短就會被晶界上的雜質(zhì)，缺陷復(fù)合掉。我覺得這種微晶硅的能帶結(jié)構(gòu)更接近于非晶硅。而后者晶粒尺寸和工藝有關(guān)（冷卻時間or長晶時間）。如果晶粒尺寸太小，結(jié)構(gòu)完全長程無序，硼和磷受到的就不是晶體的周期性的勢場作用，那不同位置雜質(zhì)的電離的情況就是不確定的，有的地方電離能高，有的低，電離能分布的離散有兩個結(jié)果：（1）吸收線寬變寬；（2）吸收強(qiáng)峰度變?nèi)�。晶粒尺寸越大，越接近單晶，硼和磷受到的作用就越趨近于周期性勢場作用力，從而得到的光譜信息也就越接近于單晶。另外，微晶的能帶結(jié)構(gòu)應(yīng)該更接近于非晶，那么上述LT-IR中提到的能量大于Eg的背景光照射可能就失效了，應(yīng)該要用更強(qiáng)的光才可能有作用，就算背景光能激發(fā)電子-空穴對，這些也未必就能被用來“還原電離的雜質(zhì)”，因為晶界太多，散射和復(fù)合太強(qiáng)了，可能都被消耗掉了。這就無法達(dá)到LT-IR測試所必須的兩個條件。 以上是我自己的一些體會，可能有嚴(yán)重的缺陷，歡迎拍磚。 [ Last edited by SCU_magiclee on 2010-11-7 at 12:50 ] |
6樓2010-11-07 12:39:41
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恩，我的表述確實不夠嚴(yán)謹(jǐn)。應(yīng)該說，入射光（無論能量大小）有大約30%（硅的反射系數(shù)R=(n-1)^2/(n+1)^2, n>=3.41(折射率)）被反射，這部分光被白白浪費。為了利用這部分光，就要做減反射層。能量大于Eg的一部分光都被硅（表面）吸收，這部分光雖然激發(fā)了電子-空穴對，但是對光電轉(zhuǎn)換貢獻(xiàn)很小，因為大部分電子-空穴對都被硅表面的界面態(tài)和缺陷給復(fù)合了。所以為克服界面的復(fù)合，就要做鈍化以及背場等。 川大的太陽能電池牛這個說法可能仁者見仁吧。據(jù)我所知，馮XX教授還是比較牛的，是做實事的，花了國家的錢，也確實把碲化鎘薄膜電池做得不錯。不像很多別的老板，花錢-發(fā)點文章-結(jié)題。但是他們組要人才斷檔了�！，F(xiàn)狀就是：老的退了，年輕的老師上不來。再加上這個組重項目、實驗、最終結(jié)果（東西做出來與否）而輕文章（連續(xù)N多年沒啥像樣的文章），但文章在中國科研界何其重要啊。老教授當(dāng)然可以無視文章，因為他們的實力、資歷、人脈擺在那，但是年輕的老師沒有有分量的文章，你如何申請課題，如何開展研究？！。。偏題了。。呵呵，不說了，不然又扯到中國特色的科研了。。 哦，我不是搞太陽電池的。呵呵，只是學(xué)過半導(dǎo)體物理，對光伏這塊比較感興趣，自己喜歡看看國內(nèi)外的一些文章和博士論文，自學(xué)自娛自樂吧。。目前已工作，倒是想再讀個太陽電池這塊的博士，但是好的導(dǎo)師可能不要我這種想讀在職的，一般的導(dǎo)師我又看不上。很迷茫啊。。強(qiáng)烈的科研興趣正在一點點消亡！ |
9樓2010-11-10 21:11:58
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