УДК 621.382.011.222
МАМЕДОВ Р.К.
СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ МИКРО- И
НАНОКОНТАКТОВ МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК
Бакинский Государственный Университет,
370148, Азербайджан, Баку, ул. З.Халилова 23,
E-mail: rasimaz@yahoo.com
Электрические свойства идеальных выпрямляющих контактов
металл-полупроводник (КМП), согласно модели Шоттки, определяют-
ся особенностями контактной разности потенциалов контактирующих
поверхностей металла и полупроводника, следовательно, основного
электрического поля, возникающего в приконтактной полупроводни-
ковой области.
В реальных контактах металл-полупроводник из-за ограничен-
ности контактной поверхности к ней примыкающими свободными
поверхностями металла и полупроводника возникает контактная раз-
ность потенциалов между контактной поверхностью и свободными
поверхностями металла и полупроводника, следовательно, дополни-
тельное электрическое поле в приконтактной периферийной области
полупроводника [1]. Максимальные напряженности дополнительного
и основного электрических полей имеют почти равные значения. Ин-
тересно отметить, что независимо от природы контактирующих мате-
риалов, конструктивно-технологических параметров изготовления и
климатических условий работы контактов, все экспериментально из-
меренные электро-, фото-, тэрмо-, тэнзо- и другие характеристики ре-
альных КМП однозначно подтверждают определяющую роль допол-
нительного
электрического
поля
в
них
происходящих
электрофизических процессах.
Развитие наноэлектроники открывает новый горизонт примене-
ния контакта металл-полупроводник для изготовления дискретных
полупроводниковых приборов и составных элементов микросхем на
основе микро- и наноконтактов с дополнительным электрическим по-
лем.
На рис.1а. схематично представлен тесный контакт металла с
композитом из диэлектрической матрицы, содержащей, например,
лишь две полупроводниковые микро и наночастыцы. При приведении
в тесный контакт металла и композита, согласно модели Шоттки, кон-
такты полупроводниковые микро- и наночастицы, в зависимости от
разности работ выхода контактирующих поверхностей металла (Фм) и
полупроводника (Фs), могут обладать либо выпрямляющими, либо же
омическими свойствами.


Рис. 1.
При этом, высота потенциального барьера (ФВО) выпрямляющих
микро- и наноконтактов, имеет значение порядко 1 эВ, а омических -
намного менъше, Высота потенциального барьера контакта металла с
поверхностью диэлектрической матрицы остается почти равной работе

выхода металла порядка 4-5 эВ. При отсуствии внешнего напряжения
контактная поверхностъ металла находится в термодинамическом рав-
новесии, следовательно, между контактной поверхностью металла с
микро и наночастицей с ФВО и контактной поверхностъю металла и
диэлектрика с ФМ возникает контактная разность потенциалов, следо-
вателно, дополнителъное електрическое поле Ед, полностъю охват-
нвающие объем наночастицы (рис.1б). Независмо от выполнения ус-
ловий Шоттки о выпрямлении и омичности микро- и наноконтактов
металла и полупровадника, в объемах микро- и наночастицы сущест-
вует дополнительное электрическое поле, напряженностъ этого поля
направляется от внутренной поверхности металла во внутрь микрочас-
тиц и играет важную роль в электронных процессах. Высота потенци-
ального барьера на микро- и наноконтактах становится ФВ.
В частъности, возникновение дополнительного электрического
поля способствует увеличению коэффициента полезного действия
солнечного элемента (СЭ), изготовленного на основе микро- и нано-
контактов металл - полупроводник. Такой СЭ схематично представлен
на рис.1в. На планарную поверхность кремниевой подложки p-типа
наносится композитный тонкий слой, содержащий микро- и наноча-
стицы кремния p-типа. Толщина композитного слоя составляет поряд-
ка линейных размеров микро и наночастиц. На поверхность компо-
зитной тонкой пленки наносится сплошная тонкая металлическая
пленка с толщиной 60-100 нм (Металл-1). При этом, образуется тесные
микро- и наноконтакты между внутренней поверхностью металличе-
ской пленки и частицами полупроводника. На обратную сторону
кремниевой подложки наносится Металл-2 для омического контакта.
Из-за ФВ<ФM и ФВ<ФS между контактными поверхностьями ме-
талла с наночастицей и с диелектриком возникает дополнительное
электрическое поле, напряженность которого направлено от контакт-
ной поверхности металла с микро- и наночастицей к контактной по-
верхности металла с диэлектриком.. Это поле сосредоточивается вне и
внутри наночастиц. При освещении со стороны пленки Металл-1
(рис.1в) внутри наночастиц возникает электронно-дырочная пара, ко-
торая разделяется как основным, так и дополнительным электриче-
ским полем.
1. Мамедов Р.К. Контакты металл-полупроводник с электрическим
полем пятен, Баку, БГУ, 2003, 231 с.


Document Outline