Kinetics of Excess Carrier Distribution in Bilateral Macroporous Silicon with Different Thickness of Porous Layers

Abstract

Представлена кінетика розподілу концентрації надлишкових неосновних носіїв заряду в двосторонньому макропористому кремнії з різною товщиною пористих шарів. Виявлена залежність тривалості не експонентного початку релаксації розподілу концентрації надлишкових носіїв заряду в двосторонньому макропористому кремнії від товщини фронтального макропористого шару. Аналогічна залежність спостерігається в тильному макропористому шарі товщиною 200 мкм після припинення генерації надлишкових носіїв заряду світлом з довжиною хвилі 1,05 мкм. Концентрація надлишкових носіїв заряду у фронтальному макропористому шарі спадає швидко завдяки високій генерації та рекомбінації надлишкових носіїв заряду. Зменшення концентрації надлишкових неосновних носіїв заряду в тильному макропористому шарі товщиною 100 мкм та монокристалічній підкладці має дуже коротку не експонентну частину завдяки низькій генерації та рекомбінації надлишкових неосновних носіїв заряду, відповідно. Рівняння дифузії, записане для двостороннього макропористого кремнію, розв’язано чисельним методом. Для розв’язку використовували граничну та початкову умови. Гранична умова була записана на межах макропористих шарів. Початковий розподіл концентрації надлишкових неосновних носіїв заряду в двосторонньому макропористому кремнії у напрямку, паралельному порам, знайдений з системи рівнянь. Цей початковий розподіл розраховувався за умови освітлення макропористого кремнію світлом з довжинами хвиль 0,95 мкм та 1,05 мкм. В початковому розподілі концентрації неосновних надлишкових носіїв заряду спостерігається один або два максимуми. Два максимуми спостерігаються при освітлені двостороннього макропористого кремнію світлом з довжиною хвилі 0,95 мкм.

The kinetics of the concentration distribution of excess minority charge carriers in bilateral macroporous silicon with different thicknesses of porous layers is presented. The dependence of the duration of the non-exponential beginning of relaxation of the distribution of the concentration of excess charge carriers in bilateral macroporous silicon on the thickness of the frontal macroporous layer is revealed. A similar dependence is observed in the rear macroporous layer 200 µm thick after the termination of the generation of excess charge carriers by light with a wavelength of 1.05 µm. The concentration of excess charge carriers in the frontal macroporous layer rapidly decreases due to the high generation and recombination of excess charge carriers. The decrease in the excess minority carrier concentration in the rear macroporous layer 100 µm thick and the monocrystalline substrate has a very short non-exponential part due to the low generation and recombination of excess minority charge carriers, respectively. The diffusion equation written for bilateral macroporous silicon is solved by a numerical method. The boundary and initial conditions are used for the solution. The boundary condition is written at the boundaries of macroporous layers. The initial distribution of the excess minority carrier concentration in bilateral macroporous silicon in the direction parallel to the pores is found from a system of equations. This initial distribution is calculated under the condition that macroporous silicon is illuminated with light with a wavelength of 0.95 µm or 1.05 µm. In the initial distribution of the excess minority carrier concentration, one or two maxima are observed. Two maxima are observed when bilateral macroporous silicon is illuminated with light at a wavelength of 0.95 µm.