La durée de vie mesurée ou effective se compose de la durée de vie en volume et de la durée de vie en surface, selon la formule suivante :
\(\cfrac{1}{\tau_{eff}} = \cfrac{1}{\tau_{bulk}} + \cfrac{1}{\tau_{surface}}\)
C'est pourquoi les propriétés de surface, en particulier la vitesse de recombinaison de surface S, ont une influence considérable sur la durée de vie mesurée. Ce principe peut être utilisé pour étudier les propriétés de surface d'un échantillon. L'oxyde de silicium thermique ou le SiNx sont souvent utilisés pour passiver la surface du Cz-Si, du Fz-Si ou du mc-Si, ce qui signifie que la vitesse de recombinaison de surface est fortement réduite. L'homogénéité de cette couche de passivation peut être étudiée par des mesures de durée de vie. L'objectif est de mesurer l'homogénéité d'une couche de passivation avec une haute résolution.
Avec MDPmap, MDPingot ou MDPinline, il est possible d'étudier l'homogénéité d'une couche de passivation avec une très haute résolution (limitée uniquement par la longueur de diffusion des porteurs), comme le montre de manière exemplaire la figure 1. En particulier dans les matériaux de haute qualité présentant une longue durée de vie en volume, la recombinaison de surface est très dominante, de sorte que toute différence dans une carte de durée de vie trouve son origine dans l'inhomogénéité de la passivation.
Une mesure réalisée avec différentes longueurs d'onde ou différentes épaisseurs d'échantillon permet même d'obtenir une bonne estimation de la vitesse de recombinaison en surface. Si la qualité de l'échantillon est très élevée, comme dans le cas du FZ-Si, la vitesse de recombinaison en surface peut être déterminée à partir de la durée de vie mesurée en supposant que la durée de vie en volume ne dépend que de la recombinaison Auger.
MDPmap, MDPingot ou MDPinline permettent de mesurer l'homogénéité d'une couche de passivation avec une très haute résolution, même en ligne. Cela permet d'optimiser le processus de passivation.
Pour estimer la durée de vie en volume à partir de la durée de vie mesurée sur des briques non passivées, on utilise l'équation suivante :
\(\tau_{eff, \lambda} = \cfrac{\tau_{bulk}}{1-\alpha ^2L^2} \Biggl \lfloor 1-\alpha L\cfrac{\alpha L + \frac{SL}{D} coth \frac{\alpha d}{2}}{1 L + \frac{SL}{D} coth \frac{d}{2 L}} \Biggr]\)
Avec d = épaisseur de l'échantillon
α - 1/profondeur de pénétration
α = a/s (s – profondeur de pénétration des micro-ondes ; a – facteur empirique, déterminé par comparaison avec des plaquettes passivées issues des mêmes briques)
L – longueur de diffusion
D – coefficient de diffusion
S – vitesse de recombinaison en surface pour une surface coupée (S = 2,0e+5)
Pour plus d'informations, veuillez consulter :
[1] J. Schmidt, Thèse, Université de Hanovre, 1998
Fig. 1: Example of an oxide passivated Cz-Si wafer with a gradient in the oxide thickness
Solutions et secteurs industriels associés: Couches épitaxiées et couches minces, Photovoltaïque, Recherche et développement
