सिलिकॉन वेफर्स और सिलिकॉन सौर सेल क्रमशः अर्धचालक सामग्री और अर्धचालक उपकरणों के विशिष्ट प्रतिनिधि हैं। सेमीकंडक्टर विशेषता पैरामीटर सामग्रियों और उनके उपकरणों के प्रदर्शन को मापते हैं और उनकी विशेषता बताते हैं। इस तथ्य के कारण कि चार्ज वाहक अर्धचालक सामग्रियों और उपकरणों के कार्यात्मक वाहक हैं, उनका आंदोलन धाराओं और विद्युत क्षेत्रों को उत्पन्न करता है। इसी समय, आवेश वाहकों में ल्यूमिनसेंस और थर्मल विकिरण जैसी विशेषताएं होती हैं। इसलिए, चार्ज वाहक पैरामीटर अर्धचालक सामग्रियों और उपकरणों में चार्ज वाहक की परिवहन विशेषताओं को चिह्नित करने का आधार हैं, और सिलिकॉन वेफर्स और सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के विशेषता मापदंडों का एक महत्वपूर्ण घटक हैं। जब सिलिकॉन वेफर्स को सिलिकॉन सौर सेल बनाने के लिए संसाधित और निर्मित किया जाता है, तो पीएन जंक्शन और फर्मी स्तर में अंतर वाहक पृथक्करण और वोल्टेज गठन की ओर जाता है, जो बदले में विद्युत प्रदर्शन मापदंडों जैसे संतृप्ति वर्तमान, भरण कारक और फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता के माध्यम से सौर कोशिकाओं की वोल्ट एम्पीयर विशेषताओं को प्रतिबिंबित और प्रभावित करता है। उपरोक्त विश्लेषण के आधार पर, सिलिकॉन वेफर्स के मुख्य विशिष्ट मापदंडों में वाहक पैरामीटर शामिल हैं।
वाहकों को इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों सहित बहुसंख्यक वाहकों और अल्पसंख्यक वाहकों में विभाजित किया गया है। आवेश वाहकों का प्रसार और बहाव अर्धचालक उपकरणों में धारा संचरण का आधार बनता है। वाहक परिवहन पैरामीटर बुनियादी पैरामीटर हैं जो वाहक की गति और एकाग्रता का वर्णन करते हैं, जिसमें मुख्य रूप से वाहक जीवनकाल, प्रसार गुणांक और सामने और पीछे की सतह पुनर्संयोजन दर शामिल हैं। ये पैरामीटर सीधे अर्धचालक सामग्रियों के भौतिक और विद्युत गुणों को दर्शाते हैं, जो वाहक एकाग्रता और गतिशीलता को प्रभावित करते हैं; डोपिंग एकाग्रता एक अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो वाहक एकाग्रता को निर्धारित करता है, सामग्री प्रतिरोधकता और वाहक जीवनकाल जैसे मापदंडों को प्रभावित करता है, और डिवाइस के प्रदर्शन का निर्धारण करता है।
वाहक एकाग्रता
अधिकांश अर्धचालक उपकरण अल्पसंख्यक वाहक उपकरण हैं, जैसे सिलिकॉन सौर सेल। इस आलेख में बाद में उल्लिखित वाहक पैरामीटर सभी अल्पसंख्यक वाहक पैरामीटर हैं। थर्मल संतुलन की स्थिति में, अर्धचालकों में छिद्रों और इलेक्ट्रॉनों की समान सांद्रता होती है, और वे स्थिर अवस्था में होते हैं; जब बाहरी उत्तेजनाओं (जैसे प्रकाश, बिजली, गर्मी, आदि) के अधीन होते हैं, तो अर्धचालक गैर-संतुलन अवस्था में होते हैं, जिसमें इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों दोनों में वृद्धि होती है, जिससे अतिरिक्त चार्ज वाहक बनते हैं। आवेश वाहकों का जीवनकाल अतिरिक्त आवेश वाहकों के अस्तित्व की औसत अवधि को संदर्भित करता है, और आवेश वाहकों की सांद्रता एक घातीय क्षय कानून का पालन करती है।
कैरियर लाइफटाइम
वाहक पुनर्संयोजन के प्रकार के आधार पर वाहक जीवनकाल को विकिरण पुनर्संयोजन जीवनकाल, ऑगर पुनर्संयोजन जीवनकाल और शॉक्ले रीड हॉल (एसआरएच) पुनर्संयोजन जीवनकाल में विभाजित किया जा सकता है। वाहक जीवनकाल सामग्री और उपकरणों की दोष एकाग्रता को दर्शाने वाला एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, साथ ही डिवाइस स्विचिंग गति, वर्तमान लाभ, वोल्टेज और अन्य विशेषताओं को मापने के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक है। यह सेमीकंडक्टर लेजर, फोटोडिटेक्टर और सौर कोशिकाओं जैसे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की इलेक्ट्रो {{2}ऑप्टिकल और फोटोरूपांतरण दक्षता में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
सतह पुनर्संयोजन दर
वाहक सामग्री के अंदर और सतह दोनों पर पुनः संयोजित होते हैं। सतह पुनर्संयोजन वेग एक भौतिक मात्रा है जो उस गति का वर्णन करती है जिस पर आवेश वाहक सतह पर पुनः संयोजित होते हैं। सतह समग्र जीवन जितना लंबा होगा, सतह समग्र दर उतनी ही कम होगी, और इसके विपरीत, सतह समग्र दर उतनी ही अधिक होगी। सतह का खुरदरापन, सतह के लटकते बंधन और अन्य सतह के भौतिक गुण और स्थितियाँ सतह पुनर्संयोजन दर को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक हैं। सतह पुनर्संयोजन दर एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन पैरामीटर है जो सामग्री की सतह की गुणवत्ता को दर्शाता है।
प्रभावी जीवनकाल
प्रभावी वाहक जीवनकाल एक पैरामीटर है जो थोक जीवनकाल और सतह पुनर्संयोजन जीवनकाल को जोड़ता है, और एक विशिष्ट नमूने के समग्र वाहक जीवनकाल का लक्षण वर्णन करता है। वर्तमान में, अधिकांश पहचान प्रौद्योगिकियां वाहक जीवनकाल को प्रभावी वाहक जीवनकाल के रूप में पहचानती हैं, जो थोक जीवनकाल और सतह पुनर्संयोजन दर को अलग नहीं कर सकती हैं। इसलिए, सिलिकॉन वेफर्स और सौर कोशिकाओं के प्रदर्शन पर सतह उपचार प्रक्रियाओं, थोक दोषों और डोपिंग के प्रभावों का एक-एक करके विश्लेषण करना मुश्किल है।
प्रसार गुणांक
प्रसार गुणांक (डी) एक भौतिक मात्रा है जो उस गति को दर्शाती है जिस पर चार्ज वाहक प्रति इकाई समय और क्षेत्र में एक इंटरफ़ेस से गुजरते हैं। प्रसार गुणांक और वाहक जीवनकाल संयुक्त रूप से वाहक प्रसार लंबाई निर्धारित करते हैं, जो भौतिक गुणों के मूल्यांकन के लिए एक विशिष्ट पैरामीटर है। वाहक प्रसार की लंबाई जितनी लंबी होगी, सामग्री की गुणवत्ता उतनी ही बेहतर होगी; सौर कोशिकाओं के लिए, वाहक प्रसार लंबाई जितनी लंबी होगी, वाहक पृथक्करण और संग्रह दक्षता उतनी ही बेहतर होगी, और फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता उतनी ही अधिक होगी।
डोपिंग
डोपिंग: सेमीकंडक्टर निर्माण में एक महत्वपूर्ण कदम
डोपिंग कार्यात्मक अर्धचालकों के निर्माण में एक आवश्यक कदम है, और डोपिंग एकाग्रता का प्रतिरोधकता और वाहक परिवहन मापदंडों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। आंतरिक अर्धचालक, यानी अघोषित अर्धचालक, में कमरे के तापमान पर बहुत अधिक विद्युत प्रतिरोधकता होती है। जैसे-जैसे डोपिंग सांद्रता बढ़ती है, विद्युत प्रतिरोधकता कम हो जाती है, और वाहक जीवनकाल और प्रसार की लंबाई धीरे-धीरे कम हो जाती है।
