Quantitative Recombination and Transport Properties in Silicon from Dynamic Luminescence

لومینسانس مدوله‌شده هارمونیک، مزایای اندازه‌شناسی لومینسانس بسیار حساس را با دسترسی دینامیکی فوری به طول عمر حامل در نیمه‌رساناها با حداقل اطلاعات قبلی مورد نیاز ترکیب می‌کند. کار حاضر پیشرفت های نظری، مفهومی و تجربی تکنیک لومینسانس مدوله شده هارمونیک را پوشش می دهد. محدودیت‌های نظری تکنیک‌های طول عمر حامل دینامیکی به دقت شرح داده شده‌اند، از جمله اثبات ماهیت دیفرانسیل آنها و ویژگی‌های آنها در توزیع‌های فضایی غیریکنواخت نرخ نوترکیبی. مسیر به سمت یک مترولوژی طول عمر حامل یکپارچه، قابل اعتماد و همه کاره مدوله شده به صورت هماهنگ مشخص شده است - کل زنجیره تولید سلول خورشیدی از شمش خالی تا سلول های خورشیدی تمام شده را پوشش می دهد. دسترسی دقیق به ویژگی‌های نوترکیبی و حمل‌ونقل مرتبط متفرقه از طریق لومینسانس مدوله‌شده به‌طور هماهنگ نشان داده شده و به‌طور تجربی تأیید می‌شود، شامل طول عمر حامل وابسته به تزریق در شرایط تزریق بسیار کم، کالیبراسیون طول عمر حامل تصاویر لومینسانس، و رویکردهای دقیق برای غلظت خالص و ناخالصی است. تحرک اقلیت حامل.

Harmonically modulated luminescence combines the advantages of highly sensitive luminescence metrology with an immediate dynamic access to carrier lifetime in semiconductors at a minimum of required a priori information. The present work covers theoretical, conceptual, and experimental advances of the harmonically modulated luminescence technique. Theoretical constraints of dynamic carrier lifetime techniques are rigorously elaborated, including the proof of their differential nature and their characteristics at nonuniform spatial distributions of recombination rate. The pathway toward a unified, reliable, and versatile harmonically modulated carrier lifetime metrology is delineated - covering the entire solar cell production chain from bare ingots to finished solar cells. Accurate access to miscellaneous relevant recombination and transport properties via harmonically modulated luminescence is demonstrated and experimentally validated, embracing injection-dependent carrier lifetimes at extremely low injection conditions, a spatially resolved carrier lifetime calibration of luminescence images, and accurate approaches to both net dopant concentration and minority carrier mobility.