JP2963104B2 - 局在準位密度の測定方法及びその装置 - Google Patents
局在準位密度の測定方法及びその装置Info
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- JP2963104B2 JP2963104B2 JP1064763A JP6476389A JP2963104B2 JP 2963104 B2 JP2963104 B2 JP 2963104B2 JP 1064763 A JP1064763 A JP 1064763A JP 6476389 A JP6476389 A JP 6476389A JP 2963104 B2 JP2963104 B2 JP 2963104B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えばアモルファス半導体等の光電導性
材料、さらには例えば絶縁材料（SiOX等）等の非光電導
性材料の禁制帯中の局在準位密度の測定方法と、この方
法の実施に直接使用する測定装置とに関するものであ
る。
材料、さらには例えば絶縁材料（SiOX等）等の非光電導
性材料の禁制帯中の局在準位密度の測定方法と、この方
法の実施に直接使用する測定装置とに関するものであ
る。
（従来の技術） 光電導性材料として知られているアモルファス半導体
を、センサ、太陽電池、薄膜トランジスタ（TFTと称す
ることもある）等のデバイスに応用する場合、このアモ
ルファス半導体の禁制帯中の局在準位密度の大小がこれ
らデバイスの特性に大きな影響を及ぼすことが知られて
いる。従って、アモルファス半導体の禁制帯中の局在準
位密度の評価は重要であり、従来から、この局在準位密
度を測定するための種々の方法が提案されてきていた。
を、センサ、太陽電池、薄膜トランジスタ（TFTと称す
ることもある）等のデバイスに応用する場合、このアモ
ルファス半導体の禁制帯中の局在準位密度の大小がこれ
らデバイスの特性に大きな影響を及ぼすことが知られて
いる。従って、アモルファス半導体の禁制帯中の局在準
位密度の評価は重要であり、従来から、この局在準位密
度を測定するための種々の方法が提案されてきていた。
局在準位密度を測定するための従来の方法としては、
DLTS（Deep Level Transient Spectroscopy）、ICTS（I
sothermal Capacitance Spectroscopy）等の過渡的な測
定方法と、電界効果、空間電荷制限電流法（SCLC:Space
−Charge Limited Current）等の定常的な測定方法とが
知られていた。これら測定方法は、測定可能なエネルギ
ー範囲、得られるスペクトルが各方法毎で異なる。
DLTS（Deep Level Transient Spectroscopy）、ICTS（I
sothermal Capacitance Spectroscopy）等の過渡的な測
定方法と、電界効果、空間電荷制限電流法（SCLC:Space
−Charge Limited Current）等の定常的な測定方法とが
知られていた。これら測定方法は、測定可能なエネルギ
ー範囲、得られるスペクトルが各方法毎で異なる。
上記測定方法のうちのSCLC法は、フェルミレベル（以
下、EFと略称することもある。）付近の局在準位密度を
電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を測定することにより比較的
容易に求められるという利点を有していた。このSCLC法
を用いアモルファスシリコン（ａ−Si）の局在準位密度
を測定した結果が、例えば文献（フォロソフィカル・マ
ガジン・ビー（Philosophical Magazine B），46（４）
（1982）pp.377〜389）に開示されている。
下、EFと略称することもある。）付近の局在準位密度を
電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を測定することにより比較的
容易に求められるという利点を有していた。このSCLC法
を用いアモルファスシリコン（ａ−Si）の局在準位密度
を測定した結果が、例えば文献（フォロソフィカル・マ
ガジン・ビー（Philosophical Magazine B），46（４）
（1982）pp.377〜389）に開示されている。
この文献によれば、ステンレス材から成る基板上に、
n+型ａ−Si層、ｉ型ａ−Si層及びn+型ａ−Si層をこの順
に積層し、さらに上側のn+a−Si層上に金（Au）電極を
形成して試料を作製している。この試料によれば、一方
のキャリヤ（この場合電子）のみをａ−Si中に注入出来
る。第７図は、一方のn+型ａ−Si層101と、他方のn+型
ａ−Si層103との間に、n+型ａ−Si層103を正として直流
電界を印加した場合のバンドダイヤグラム及び電子107
のふるまいを示した図である。図中、109はステンレス
材或いは金電極である。電子103は、電子がｉ型ａ−Si
層105に注入される前のフェルミレベルEFO付近の捕獲準
位に捕獲され空間電荷111を形成する。従って、この試
料に流れる電流（Ｉ）と、この試料に印加される電圧
（Ｖ）との関係即ちＩ−Ｖ特性は、空間電荷制限電流領
域の特性となる。
n+型ａ−Si層、ｉ型ａ−Si層及びn+型ａ−Si層をこの順
に積層し、さらに上側のn+a−Si層上に金（Au）電極を
形成して試料を作製している。この試料によれば、一方
のキャリヤ（この場合電子）のみをａ−Si中に注入出来
る。第７図は、一方のn+型ａ−Si層101と、他方のn+型
ａ−Si層103との間に、n+型ａ−Si層103を正として直流
電界を印加した場合のバンドダイヤグラム及び電子107
のふるまいを示した図である。図中、109はステンレス
材或いは金電極である。電子103は、電子がｉ型ａ−Si
層105に注入される前のフェルミレベルEFO付近の捕獲準
位に捕獲され空間電荷111を形成する。従って、この試
料に流れる電流（Ｉ）と、この試料に印加される電圧
（Ｖ）との関係即ちＩ−Ｖ特性は、空間電荷制限電流領
域の特性となる。
そして、この文献によれば、上述の如く求めたＩ−Ｖ
特性から３通りの方法で局在準位密度を求めている。そ
の一つの方法は、局在準位密度ｇ（EF）を下記式から
求め、また、局在中心の深さ（EC−EF）を下記式から
求めるものであった。
特性から３通りの方法で局在準位密度を求めている。そ
の一つの方法は、局在準位密度ｇ（EF）を下記式から
求め、また、局在中心の深さ（EC−EF）を下記式から
求めるものであった。
ｇ（EF）＝（0.75εεOV）／［ed2kT（ｍ−１）］ …… EC−EF＝kTln［eNCμCV/dJ］ …… 但し、式中、εはａ−Siの比誘電率、εＯは真空の誘
電率、ｄはａ−Si積層体の膜厚、ECは伝導帯の底のエネ
ルギー、kTは熱エネルギー（〜0.025eV）、ｅは素電
荷、NCは伝導帯の有効状態密度、μＣは電子の移動度、
Ｊは電流密度、ｍはＩ−Ｖ特性の電圧Ｖにおける曲線の
傾きである。
電率、ｄはａ−Si積層体の膜厚、ECは伝導帯の底のエネ
ルギー、kTは熱エネルギー（〜0.025eV）、ｅは素電
荷、NCは伝導帯の有効状態密度、μＣは電子の移動度、
Ｊは電流密度、ｍはＩ−Ｖ特性の電圧Ｖにおける曲線の
傾きである。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の文献に開示された従来の方法で
は、Ｉ−Ｖ特性を求めるべく一方のキャリヤのみをａ−
Si層中に注入するために、n+−ｉ−n+或いはp+−ｉ−p+
というようにａ−Si層を積層した試料を作製する必要が
あった。このため、n+型（或いはp+型）ａ−Si層上にｉ
型ａ−Si層を形成する際に、n+層（或いはp+層）中のド
ーパントがｉ型ａ−Si層中に取り込まれ、これがＩ−Ｖ
特性に影響を及ぼすという問題点があった。
は、Ｉ−Ｖ特性を求めるべく一方のキャリヤのみをａ−
Si層中に注入するために、n+−ｉ−n+或いはp+−ｉ−p+
というようにａ−Si層を積層した試料を作製する必要が
あった。このため、n+型（或いはp+型）ａ−Si層上にｉ
型ａ−Si層を形成する際に、n+層（或いはp+層）中のド
ーパントがｉ型ａ−Si層中に取り込まれ、これがＩ−Ｖ
特性に影響を及ぼすという問題点があった。
また、フェルミレベルより上側（伝導帯側）のエネル
ギー範囲の状態密度を測定する場合にはn+−ｉ−n+型の
試料を、また、フェルミレベルより下側（価電子帯側）
のエネルギー範囲の状態密度を測定する場合にはp+−ｉ
−p+型の試料を作製する必要があり、試料作製が面倒で
あるという問題点があった。
ギー範囲の状態密度を測定する場合にはn+−ｉ−n+型の
試料を、また、フェルミレベルより下側（価電子帯側）
のエネルギー範囲の状態密度を測定する場合にはp+−ｉ
−p+型の試料を作製する必要があり、試料作製が面倒で
あるという問題点があった。
また、上述のようなn+−ｉ−n+構造等を有する試料を
用いＩ−Ｖ特性を求めるので、原理的に被測定材料は電
極とオーミック接合出来る材料、即ち高濃度不純物拡散
層を形成出来る材料でなければならない。従って、バン
ドギャップが広い絶縁体のような材料は、例外的な場合
（例えばSiC等のように高濃度不純物拡散層が得られる
もの）を除いて、Ｉ−Ｖ特性が求められないという問題
点があった。
用いＩ−Ｖ特性を求めるので、原理的に被測定材料は電
極とオーミック接合出来る材料、即ち高濃度不純物拡散
層を形成出来る材料でなければならない。従って、バン
ドギャップが広い絶縁体のような材料は、例外的な場合
（例えばSiC等のように高濃度不純物拡散層が得られる
もの）を除いて、Ｉ−Ｖ特性が求められないという問題
点があった。
この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、
従ってこの発明の目的は、種々の材料の禁制帯中の局在
準位密度を容易に測定出来る方法と、この方法の実施に
用いる装置とを提供することにある。
従ってこの発明の目的は、種々の材料の禁制帯中の局在
準位密度を容易に測定出来る方法と、この方法の実施に
用いる装置とを提供することにある。
（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この出願に係る第一発明
は、空間電荷制限電流法により光電導性材料の禁制帯中
の局在準位密度を測定するに当たり、 前述の材料の空間電荷制限電流領域の電流−電圧特性
の測定を、 被測定材料の一方の面にブロッキング性（外部から被
測定材料にキャリヤが注入されるのを阻止する性質）の
電極を形成し他方の面側にブロッキング性でかつ透明な
電極を形成し、 これら両電極間に直流電界を印加すると共に、透明電
極側からこの材料に対しこの材料表面近傍で吸収される
短波長光を照射して該光照射により発生したキャリヤの
一方により前述の材料中に空間電荷を形成して、行なう
ことを特徴とする。
は、空間電荷制限電流法により光電導性材料の禁制帯中
の局在準位密度を測定するに当たり、 前述の材料の空間電荷制限電流領域の電流−電圧特性
の測定を、 被測定材料の一方の面にブロッキング性（外部から被
測定材料にキャリヤが注入されるのを阻止する性質）の
電極を形成し他方の面側にブロッキング性でかつ透明な
電極を形成し、 これら両電極間に直流電界を印加すると共に、透明電
極側からこの材料に対しこの材料表面近傍で吸収される
短波長光を照射して該光照射により発生したキャリヤの
一方により前述の材料中に空間電荷を形成して、行なう
ことを特徴とする。
また、この出願に係る第二発明は、空間電荷制限電流
法により非光電導性材料の禁制帯中の局在準位密度を測
定するに当たり、 前述の被測定材料の空間電荷制限電流としての電流−
電圧特性の測定を、 この被測定材料の一方の面にブロッキング性の電極を
形成し、他方の面に膜厚が前記非光電導性材料の膜厚よ
り薄い光電導性薄膜とブロッキング性でかつ透明な電極
とをこの順に形成し、 これら両電極間に直流電界を印加すると共に、透明電
極側から前述の光電導性薄膜に対しこの光電導性薄膜表
面近傍で吸収される短波長光を照射して前述の光照射に
より発生したキャリヤの一方により前述の被測定材料中
に空間電荷を形成して、行なうことを特徴とする。な
お、この第二発明の実施に当たり、前述の光電導性薄膜
の膜厚ｌを下式 ｌ＞μτＦ を満足する膜厚とするのが好適である（但し、μは前記
一方のキャリヤの前記光電導性薄膜での移動度、τは前
記一方のキャリヤの前記光電導性薄膜での寿命、Ｆは前
記光電導性薄膜の内部電界である。）。
法により非光電導性材料の禁制帯中の局在準位密度を測
定するに当たり、 前述の被測定材料の空間電荷制限電流としての電流−
電圧特性の測定を、 この被測定材料の一方の面にブロッキング性の電極を
形成し、他方の面に膜厚が前記非光電導性材料の膜厚よ
り薄い光電導性薄膜とブロッキング性でかつ透明な電極
とをこの順に形成し、 これら両電極間に直流電界を印加すると共に、透明電
極側から前述の光電導性薄膜に対しこの光電導性薄膜表
面近傍で吸収される短波長光を照射して前述の光照射に
より発生したキャリヤの一方により前述の被測定材料中
に空間電荷を形成して、行なうことを特徴とする。な
お、この第二発明の実施に当たり、前述の光電導性薄膜
の膜厚ｌを下式 ｌ＞μτＦ を満足する膜厚とするのが好適である（但し、μは前記
一方のキャリヤの前記光電導性薄膜での移動度、τは前
記一方のキャリヤの前記光電導性薄膜での寿命、Ｆは前
記光電導性薄膜の内部電界である。）。
また、この出願に係る第三発明は、一方の面にブロッ
キング性電極が他方の面側にブロッキング性でかつ透明
な電極が形成された材料の禁制帯中の局在準位密度を測
定する装置において、 この材料が入れられる暗室と、 この材料に対し光照射するための光源と、 この材料の両電極間に接続される直流電源と、 これら両電極間に流れる電流を測定するための電流計
と、 前述の直流電源により前述の両電極間に印加した電圧
と、この電圧印加時の前述の電流計の値とを取り込み電
流−電圧特性を求め所定の処理により局在準位密度を求
める演算手段と を具えたことを特徴とする。
キング性電極が他方の面側にブロッキング性でかつ透明
な電極が形成された材料の禁制帯中の局在準位密度を測
定する装置において、 この材料が入れられる暗室と、 この材料に対し光照射するための光源と、 この材料の両電極間に接続される直流電源と、 これら両電極間に流れる電流を測定するための電流計
と、 前述の直流電源により前述の両電極間に印加した電圧
と、この電圧印加時の前述の電流計の値とを取り込み電
流−電圧特性を求め所定の処理により局在準位密度を求
める演算手段と を具えたことを特徴とする。
（作用） この出願に係る第一及び第二発明の局在準位密度の測
定方法によれば、光照射により発生させたキャリヤ（電
子及び正孔）のうちの一方は、両電極間に印加されてい
る直流電界により被測定材料中に注入され走行する。被
測定材料中を走行したキャリヤは、その移動度・寿命
（μτ）積が小さい場合には、光照射がない時（暗時）
のフェルミレベル（EFO）付近の捕獲準位に捕獲され空
間電荷を形成する。この結果、フェルミレベルEFは上昇
するようになる。この上昇量は、光照射により発生する
キャリヤの量、即ち照射光量の増加と共に増加する。こ
のような状況では被測定材料に流れる電流は、被測定材
料の両電極間に印加する電圧を増加させると共に急激に
増加し空間電荷制限電流となり、その後ある所で飽和す
る。従って、従来のようなn+−ｉ−n+、p+−ｉ−p+等の
構造の試料を用いることなく、空間電荷制限電流法で局
在準位密度を求める際に必要とされる電流−電圧特性が
得られる。
定方法によれば、光照射により発生させたキャリヤ（電
子及び正孔）のうちの一方は、両電極間に印加されてい
る直流電界により被測定材料中に注入され走行する。被
測定材料中を走行したキャリヤは、その移動度・寿命
（μτ）積が小さい場合には、光照射がない時（暗時）
のフェルミレベル（EFO）付近の捕獲準位に捕獲され空
間電荷を形成する。この結果、フェルミレベルEFは上昇
するようになる。この上昇量は、光照射により発生する
キャリヤの量、即ち照射光量の増加と共に増加する。こ
のような状況では被測定材料に流れる電流は、被測定材
料の両電極間に印加する電圧を増加させると共に急激に
増加し空間電荷制限電流となり、その後ある所で飽和す
る。従って、従来のようなn+−ｉ−n+、p+−ｉ−p+等の
構造の試料を用いることなく、空間電荷制限電流法で局
在準位密度を求める際に必要とされる電流−電圧特性が
得られる。
また、この出願の第三発明である局在準位密度の測定
装置によれば、種々の材料の禁制帯中の局在準位密度を
容易に然も自動的に測定出来る。
装置によれば、種々の材料の禁制帯中の局在準位密度を
容易に然も自動的に測定出来る。
（実施例） 以下、図面を参照してこの出願に係る第一〜第三発明
のそれぞれの実施例につき順に説明する。なお、説明に
用いる各図は、これらの発明を理解出来る程度に概略的
に示してあるにすぎず、従って各構成成分の寸法、形
状、さらに各構成成分間の寸法比等も概略的であり、こ
の発明が図示例に限定されるものではないことは理解さ
れたい。また、説明に用いる各図において同様な構成成
分は同一の符号を付して示している。
のそれぞれの実施例につき順に説明する。なお、説明に
用いる各図は、これらの発明を理解出来る程度に概略的
に示してあるにすぎず、従って各構成成分の寸法、形
状、さらに各構成成分間の寸法比等も概略的であり、こ
の発明が図示例に限定されるものではないことは理解さ
れたい。また、説明に用いる各図において同様な構成成
分は同一の符号を付して示している。
第一発明の説明 光電導性材料を水素化アモルファスシリコン（ａ−S
i:H）とした例により第一発明の実施例につきそれぞれ
説明する。
i:H）とした例により第一発明の実施例につきそれぞれ
説明する。
＜第一実施例：μτＦ＜＜ｄの例＞ この第一実施例は、被測定材料であるａ−Si:H膜の膜
厚ｄと、このａ−Si:H膜に光照射した際に発生するキャ
リヤの移動度・寿命（μτ）積及びａ−Si:H膜の内部電
界Ｆとが、μτＦ＜＜ｄを満足する場合の、Ｉ−Ｖ特性
の測定方法を示したものである。
厚ｄと、このａ−Si:H膜に光照射した際に発生するキャ
リヤの移動度・寿命（μτ）積及びａ−Si:H膜の内部電
界Ｆとが、μτＦ＜＜ｄを満足する場合の、Ｉ−Ｖ特性
の測定方法を示したものである。
先ず、以下に説明するような手順により、光電導性材
料（ａ−Si:H膜）の一方の面にブロッキング性の電極を
形成し、他方の面にブロッキング性でかつ透明な電極を
形成して測定用試料を得る。第１図（Ａ）はその説明に
供する断面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）中のＰで示
す方向から測定用試料を見た平面図である。
料（ａ−Si:H膜）の一方の面にブロッキング性の電極を
形成し、他方の面にブロッキング性でかつ透明な電極を
形成して測定用試料を得る。第１図（Ａ）はその説明に
供する断面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）中のＰで示
す方向から測定用試料を見た平面図である。
基板としてガラス基板11を用意した。このガラス基板
11上に、一方のブロッキング性電極として、ａ−Si:Hと
の間でショットキー接合の出来易い金属膜13この実施例
ではクロム（Cr）膜13を形成した。次に、この金属膜13
上にプラズマCVD法等の好適な方法により膜厚が１〜２
μｍのｉ型ａ−Si:H膜15を成膜する。次に、このｉ型ａ
−Si:H膜15上にブロッキング性でかつ透明な電極を形成
するためにこの場合ITO膜を形成し、その後このITO膜を
所定の面積及び形状に加工して透明電極17を形成した。
このようにして、測定用試料を得た。
11上に、一方のブロッキング性電極として、ａ−Si:Hと
の間でショットキー接合の出来易い金属膜13この実施例
ではクロム（Cr）膜13を形成した。次に、この金属膜13
上にプラズマCVD法等の好適な方法により膜厚が１〜２
μｍのｉ型ａ−Si:H膜15を成膜する。次に、このｉ型ａ
−Si:H膜15上にブロッキング性でかつ透明な電極を形成
するためにこの場合ITO膜を形成し、その後このITO膜を
所定の面積及び形状に加工して透明電極17を形成した。
このようにして、測定用試料を得た。
次に、空間電荷制限電流領域の電流−電圧特性を以下
に説明するように測定した。
に説明するように測定した。
第１図（Ｃ）に示すように、測定用試料に直流電源19
を、クロム電極13が正に透明電極17が負になるように接
続し、さらに測定用試料に電流計21を接続する。
を、クロム電極13が正に透明電極17が負になるように接
続し、さらに測定用試料に電流計21を接続する。
ここで、この測定用試料に光を照射しない場合は、透
明電極17側を正とした場合にも負にした場合にもクロム
電極13及び透明電極17がブロッキング性電極であるの
で、両電極13,17からｉ型ａ−Si膜15へのキャリヤの注
入は抑えられる。従って、測定用試料に光を照射しない
場合の測定用試料を流れる電流（Ｉ）と、測定用試料に
印加する電圧（Ｖ）との関係即ちＩ−Ｖ特性は、第１図
（Ｄ）中にＩで示すように飽和特性になる。なお、第１
図（Ｄ）の縦軸は電流軸を示し、横軸は電圧軸であり、
電流値及び電圧値はそれぞれ対数値である。
明電極17側を正とした場合にも負にした場合にもクロム
電極13及び透明電極17がブロッキング性電極であるの
で、両電極13,17からｉ型ａ−Si膜15へのキャリヤの注
入は抑えられる。従って、測定用試料に光を照射しない
場合の測定用試料を流れる電流（Ｉ）と、測定用試料に
印加する電圧（Ｖ）との関係即ちＩ−Ｖ特性は、第１図
（Ｄ）中にＩで示すように飽和特性になる。なお、第１
図（Ｄ）の縦軸は電流軸を示し、横軸は電圧軸であり、
電流値及び電圧値はそれぞれ対数値である。
ところが、両電極13,17間に直流電界を印加すると共
に、透明電極17側から測定用試料に対しｉ型ａ−Si:H膜
15の透明電極17側表面で吸収されるような短波長の光
（例えばλ≦500nmの光。この実施例では波長450nmの光
を用いた。）を照射しながら測定用試料の電流−電圧
（Ｉ−Ｖ）特性を測定すると、得られる特性は、第１図
（Ｄ）中にII又はIIIで示すように、印加する電圧の増
加と共に電流が急激に増加しある所で飽和する特性にな
る。ここで、第１図（Ｄ）にII及びIIIで示したＩ−Ｖ
特性は、照射光量をG1及びG2（G2＞G1）とした場合のそ
れぞれの特性である。両者を比較することで明らかなよ
うに、測定用試料を照射する光量が増加するとＩ−Ｖ特
性は上方にシフトする。
に、透明電極17側から測定用試料に対しｉ型ａ−Si:H膜
15の透明電極17側表面で吸収されるような短波長の光
（例えばλ≦500nmの光。この実施例では波長450nmの光
を用いた。）を照射しながら測定用試料の電流−電圧
（Ｉ−Ｖ）特性を測定すると、得られる特性は、第１図
（Ｄ）中にII又はIIIで示すように、印加する電圧の増
加と共に電流が急激に増加しある所で飽和する特性にな
る。ここで、第１図（Ｄ）にII及びIIIで示したＩ−Ｖ
特性は、照射光量をG1及びG2（G2＞G1）とした場合のそ
れぞれの特性である。両者を比較することで明らかなよ
うに、測定用試料を照射する光量が増加するとＩ−Ｖ特
性は上方にシフトする。
このようなＩ−Ｖ特性が得られる理由につき第２図
（Ａ）を参照して説明する。第２図（Ａ）は、透明電極
17側を負とし、クロム電極13側を正とし、測定用試料に
短波長光31を照射した、上述の例の場合のバンドダイヤ
グラム並びに光照射によりｉ型ａ−Si:H膜15表面で発生
した電子（●印で示す）及び正孔（○印で示す）のふる
まいを示した図である。
（Ａ）を参照して説明する。第２図（Ａ）は、透明電極
17側を負とし、クロム電極13側を正とし、測定用試料に
短波長光31を照射した、上述の例の場合のバンドダイヤ
グラム並びに光照射によりｉ型ａ−Si:H膜15表面で発生
した電子（●印で示す）及び正孔（○印で示す）のふる
まいを示した図である。
光照射によりｉ型ａ−Si:H膜15の透明電極17側表面で
発生した一方のキャリヤである正孔33は透明電極17に直
に吸収されるが、他方のキャリヤである電子35はｉ型ａ
−Si:H膜15中に注入されこの中を走行する。しかし、電
子35の移動度・寿命（μτ）積が小さい場合には、電子
35は、ｉ型ａ−Si:H膜15の光照射がない時（暗時）のフ
ェルミレベルEFO付近の捕獲準位に捕獲され空間電荷37
を形成する。その結果、ｉ型ａ−Si:H膜15のフェルミレ
ベルは、EFOからEFに上昇する。この上昇量は、発生す
る電子の量即ち測定用試料を照射する光量の増加及び又
は測定用試料の両電極間に印加する電圧の増加と共に増
加する。このような状況での測定用試料のＩ−Ｖ特性は
第１図（Ｄ）にII及びIIIで示したように印加電圧の増
加とともに急激に上昇しある所で飽和する。特性が飽和
する理由は、測定用試料に照射された光量Ｇで決定され
る発生電子数に近づいたためである。このようにして測
定されたＩ−Ｖ特性は空間電荷制限領域のものであるの
で、これに基づきｉ型ａ−Si:H膜15のエネルギーEFにお
ける局在準位密度ｇ（EF）を、例えば従来同様次式に
より求めることが出来る。
発生した一方のキャリヤである正孔33は透明電極17に直
に吸収されるが、他方のキャリヤである電子35はｉ型ａ
−Si:H膜15中に注入されこの中を走行する。しかし、電
子35の移動度・寿命（μτ）積が小さい場合には、電子
35は、ｉ型ａ−Si:H膜15の光照射がない時（暗時）のフ
ェルミレベルEFO付近の捕獲準位に捕獲され空間電荷37
を形成する。その結果、ｉ型ａ−Si:H膜15のフェルミレ
ベルは、EFOからEFに上昇する。この上昇量は、発生す
る電子の量即ち測定用試料を照射する光量の増加及び又
は測定用試料の両電極間に印加する電圧の増加と共に増
加する。このような状況での測定用試料のＩ−Ｖ特性は
第１図（Ｄ）にII及びIIIで示したように印加電圧の増
加とともに急激に上昇しある所で飽和する。特性が飽和
する理由は、測定用試料に照射された光量Ｇで決定され
る発生電子数に近づいたためである。このようにして測
定されたＩ−Ｖ特性は空間電荷制限領域のものであるの
で、これに基づきｉ型ａ−Si:H膜15のエネルギーEFにお
ける局在準位密度ｇ（EF）を、例えば従来同様次式に
より求めることが出来る。
ｇ（EF）＝（0.75εεOV）／［ed2kT（ｍ−１）］ …… また、局在中心の深さEC−EFは、例えば従来同様次式
により求めることが出来る。
により求めることが出来る。
EC−EF＝kTln［eNCμCV/dJ］ …… 但し、上記式中、εはｉ型ａ−Si:H膜の比誘電率、ε
Ｏは真空の誘電率、ｄはｉ型ａ−Si:H膜の膜厚、ECな伝
導帯の底のエネルギー、kTは熱エネルギー（〜0.025e
V）、ｅは素電荷、NCは伝導帯の有効状態密度、μＣは
電子の移動度、Ｊは電流密度、ｍはＩ−Ｖ特性の電圧Ｖ
における曲線の傾き（第１図（Ｄ）参照）である。
Ｏは真空の誘電率、ｄはｉ型ａ−Si:H膜の膜厚、ECな伝
導帯の底のエネルギー、kTは熱エネルギー（〜0.025e
V）、ｅは素電荷、NCは伝導帯の有効状態密度、μＣは
電子の移動度、Ｊは電流密度、ｍはＩ−Ｖ特性の電圧Ｖ
における曲線の傾き（第１図（Ｄ）参照）である。
一方、クロム電極13側を負とし透明電極17側を正とし
た場合の、バンドダイアグラム並びに電子及び正孔のふ
るまいは、第２図（Ｂ）に示すようなものになる。この
場合には、正孔33がｉ型ａ−Si:H膜15中を走行するよう
になる。従って、この場合の局在中心の深さＥ−FV（但
し、EVは価電子帯の上端のエネルギー）は、式中のNC
をNV（価電子帯の有効状態密度）に変え、μＣをμ
Ｖ（正孔の移動度）に変えて求めることが出来る。
た場合の、バンドダイアグラム並びに電子及び正孔のふ
るまいは、第２図（Ｂ）に示すようなものになる。この
場合には、正孔33がｉ型ａ−Si:H膜15中を走行するよう
になる。従って、この場合の局在中心の深さＥ−FV（但
し、EVは価電子帯の上端のエネルギー）は、式中のNC
をNV（価電子帯の有効状態密度）に変え、μＣをμ
Ｖ（正孔の移動度）に変えて求めることが出来る。
従って、第２図（Ａ）の状態の測定系において測定用
試料に照射する光量を増加及び又は測定用試料に印加す
る電圧を増加させてゆけば、ｉ型ａ−Si:H膜15の、暗時
のフェルミレベルEFOから価電子帯の上端EVまでの間の
状態密度が測定出来る。一方、第２図（Ｂ）の状態の測
定系において測定用試料に照射する光量を増加及び又は
測定用試料に印加する電圧を増加させてゆけば、ｉ型ａ
−Si:H膜15の、暗時のフェルミレベルEFOから伝導帯の
底ECまでの間の状態密度が測定出来る。このようにして
測定したEVからECまでのエネルギー範囲内の状態密度は
例えば第２図（Ｃ）に示すようなものになる。
試料に照射する光量を増加及び又は測定用試料に印加す
る電圧を増加させてゆけば、ｉ型ａ−Si:H膜15の、暗時
のフェルミレベルEFOから価電子帯の上端EVまでの間の
状態密度が測定出来る。一方、第２図（Ｂ）の状態の測
定系において測定用試料に照射する光量を増加及び又は
測定用試料に印加する電圧を増加させてゆけば、ｉ型ａ
−Si:H膜15の、暗時のフェルミレベルEFOから伝導帯の
底ECまでの間の状態密度が測定出来る。このようにして
測定したEVからECまでのエネルギー範囲内の状態密度は
例えば第２図（Ｃ）に示すようなものになる。
ところで、上述した第一実施例の方法が適用できるた
めには、既に説明したように、光照射によりｉ型ａ−S
i:H膜15の表面近傍で発生したキャリヤの一方がｉ型ａ
−Si:H膜を走行する際に、ａ−Si:H膜15の暗時のフェル
ミレベルEFO付近の捕獲準位に捕獲され空間電荷37を形
成する条件、即ち下記式を満足する必要がある（但し
Ｆはｉ型ａ−Si:H膜の内部電界）。
めには、既に説明したように、光照射によりｉ型ａ−S
i:H膜15の表面近傍で発生したキャリヤの一方がｉ型ａ
−Si:H膜を走行する際に、ａ−Si:H膜15の暗時のフェル
ミレベルEFO付近の捕獲準位に捕獲され空間電荷37を形
成する条件、即ち下記式を満足する必要がある（但し
Ｆはｉ型ａ−Si:H膜の内部電界）。
μτＦ＜＜ｄ …… しかし、μτが大きいため上記式を満足出来ない場
合は、そのバンドダイアグラム並びに電子及び正孔のふ
るまいは、第３図に示すようになる。つまり、空間電荷
37は、ｉ型ａ−Si:H膜中に不均一に形成される。
合は、そのバンドダイアグラム並びに電子及び正孔のふ
るまいは、第３図に示すようになる。つまり、空間電荷
37は、ｉ型ａ−Si:H膜中に不均一に形成される。
このような問題を解決するためには、以下に説明する
ような第二実施例の方法を実施する。
ような第二実施例の方法を実施する。
＜第二実施例：μτＦ＞ｄ＞ 第３図を参照して説明した問題を解決するため、この
第二実施例では、第４図（Ａ）に示すように、ｉ型ａ−
Si:H膜15と、透明電極17との間に下記式を満足する膜
厚ｌの新たな膜41を入れる。
第二実施例では、第４図（Ａ）に示すように、ｉ型ａ−
Si:H膜15と、透明電極17との間に下記式を満足する膜
厚ｌの新たな膜41を入れる。
μτＦ＜ｌ …… ここで、ｉ型ａ−Si:H膜においては、膜中に数〜数10
ppmのホウ素を添加することにより電子の移動度・寿命
（μτ）積が減少することが知られている。従ってこの
第二実施例では、ｉ型ａ−Si:H膜15と、透明電極17との
間に上記式を満足する薄い膜厚のp-型ａ−Si:H膜41を
入れて、測定用試料を形成した。
ppmのホウ素を添加することにより電子の移動度・寿命
（μτ）積が減少することが知られている。従ってこの
第二実施例では、ｉ型ａ−Si:H膜15と、透明電極17との
間に上記式を満足する薄い膜厚のp-型ａ−Si:H膜41を
入れて、測定用試料を形成した。
第４図（Ｂ）は、このように作製した第二実施例の測
定用試料にクロム電極13側を正、透明電極17側を負とし
て直流電界を印加すると共に短波長光31を照射した時
の、バンドダイアグラム並びに電子35及び正孔33のふる
まいを示した図である。光照射により発生した電子35は
p-型ａ−Si:H膜41内で暗時のフェルミレベルEF付近の捕
獲準位に捕獲されるので、ｉ型ａ−Si:H膜15内に空間電
荷が均一に形成される。この結果正しい局在準位密度の
測定が可能になる。
定用試料にクロム電極13側を正、透明電極17側を負とし
て直流電界を印加すると共に短波長光31を照射した時
の、バンドダイアグラム並びに電子35及び正孔33のふる
まいを示した図である。光照射により発生した電子35は
p-型ａ−Si:H膜41内で暗時のフェルミレベルEF付近の捕
獲準位に捕獲されるので、ｉ型ａ−Si:H膜15内に空間電
荷が均一に形成される。この結果正しい局在準位密度の
測定が可能になる。
測定により得たＩ−Ｖ特性から局在準位密度を求める
ことは、第一実施例と同様に上記式を用いて行なえ
る。
ことは、第一実施例と同様に上記式を用いて行なえ
る。
なお、正孔を注入したい場合には、p-型ａ−Si:H膜41
の代わりに例えばリンを数〜数10ppmドープして形成し
たn-型ａ−Si:H膜を設ければ良い。
の代わりに例えばリンを数〜数10ppmドープして形成し
たn-型ａ−Si:H膜を設ければ良い。
第二発明の説明 次に、被測定材料が非光電導性材料である場合の局在
準位密度の測定方法に関しなされた第二発明の実施例の
説明を行なう。なおこの実施例は、非光電導性材料をSi
OXのような絶縁材料とした例で説明する。
準位密度の測定方法に関しなされた第二発明の実施例の
説明を行なう。なおこの実施例は、非光電導性材料をSi
OXのような絶縁材料とした例で説明する。
一般に絶縁材料はバンドギャップが広いため、電極と
の間にオーミック接合が作りにくい。このため、既に説
明したように従来の空間電荷制限電流法でもＩ−Ｖ特性
を測定することは難しい。また、この発明の光照射によ
る測定方法を適用するとしても、一般に絶縁材料は光電
導度が小さいのでそのまま光電流を利用することが出来
ない。そこで、この第二発明では、第５図（Ａ）に示す
ように、非測定材料である絶縁材料51と、透明電極17と
の間に、第一発明の第二実施例と同様に、上記式を満
足する膜厚ｌの光電導性薄膜53を設けて、測定用試料を
形成した。この光電導性薄膜53としてはａ−Si:H膜が好
適である。さらに、空間電荷源を電子とする場合には、
光電導性薄膜53をｐ型ａ−Si:H膜としたほうが伝導帯の
不連続が小さくなり光照射により発生した電子が絶縁体
中に注入され易くなり好適である。
の間にオーミック接合が作りにくい。このため、既に説
明したように従来の空間電荷制限電流法でもＩ−Ｖ特性
を測定することは難しい。また、この発明の光照射によ
る測定方法を適用するとしても、一般に絶縁材料は光電
導度が小さいのでそのまま光電流を利用することが出来
ない。そこで、この第二発明では、第５図（Ａ）に示す
ように、非測定材料である絶縁材料51と、透明電極17と
の間に、第一発明の第二実施例と同様に、上記式を満
足する膜厚ｌの光電導性薄膜53を設けて、測定用試料を
形成した。この光電導性薄膜53としてはａ−Si:H膜が好
適である。さらに、空間電荷源を電子とする場合には、
光電導性薄膜53をｐ型ａ−Si:H膜としたほうが伝導帯の
不連続が小さくなり光照射により発生した電子が絶縁体
中に注入され易くなり好適である。
第５図（Ｂ）は、光電導性薄膜をｐ型ａ−Si:H膜53と
して作製した第二発明の測定用試料にクロム電極13側を
正、透明電極17側を負として直流電界を印加すると共に
短波長光31を照射した時の、バンドダイアグラム並びに
電子35及び正孔33のふるまいを示した図である。光照射
によりｐ型ａ−Si:H膜53内で発生した電子35は、絶縁材
料51に注入されこの絶縁材料51の暗時のフェルミレベル
EF付近の捕獲準位に捕獲される。この結果、絶縁材料51
内に空間電荷が均一に形成される。従って、絶縁材料に
おいてもＩ−Ｖ特性の測定が可能になる。
して作製した第二発明の測定用試料にクロム電極13側を
正、透明電極17側を負として直流電界を印加すると共に
短波長光31を照射した時の、バンドダイアグラム並びに
電子35及び正孔33のふるまいを示した図である。光照射
によりｐ型ａ−Si:H膜53内で発生した電子35は、絶縁材
料51に注入されこの絶縁材料51の暗時のフェルミレベル
EF付近の捕獲準位に捕獲される。この結果、絶縁材料51
内に空間電荷が均一に形成される。従って、絶縁材料に
おいてもＩ−Ｖ特性の測定が可能になる。
測定により得たＩ−Ｖ特性から局在準位密度を求める
ことは、第一実施例と同様に上記式を用いて行なえ
る。
ことは、第一実施例と同様に上記式を用いて行なえ
る。
なお、正孔を注入したい場合には、ｐ型ａ−Si:H膜53
の代わりに例えばリンをドープして形成したｐ型ａ−S
i:H膜を設ければ良い。
の代わりに例えばリンをドープして形成したｐ型ａ−S
i:H膜を設ければ良い。
以上が第一及び第二発明の局在準位密度の測定方法の
実施例の説明である。しかし、これら発明は上述の実施
例のみに限定されるものではない。
実施例の説明である。しかし、これら発明は上述の実施
例のみに限定されるものではない。
第一発明の測定方法は、ａ−Si:H膜のみに適用できる
というものではなく、ａ−Si:F:H、ａ−SiC等の他の光
電導性材料の禁制帯中の局在準位密度の測定にも適用出
来る。
というものではなく、ａ−Si:F:H、ａ−SiC等の他の光
電導性材料の禁制帯中の局在準位密度の測定にも適用出
来る。
また、第二発明において絶縁材料と透明電極との間に
設ける光電導性薄膜は、ａ−Si:H薄膜以外の他の好適な
材料で構成しても良い。
設ける光電導性薄膜は、ａ−Si:H薄膜以外の他の好適な
材料で構成しても良い。
また、上述の実施例では、求めた空間電荷制限電流領
域のＩ−Ｖ特性を式に従い処理して局在準位密度を求
めた。しかし、Ｉ−Ｖ特性を求めた後の局在準位密度の
求め方はこれに限られるものではなく、従来行なわれて
いた他の所定の処理方法で求めても良い。
域のＩ−Ｖ特性を式に従い処理して局在準位密度を求
めた。しかし、Ｉ−Ｖ特性を求めた後の局在準位密度の
求め方はこれに限られるものではなく、従来行なわれて
いた他の所定の処理方法で求めても良い。
第三発明の説明 次に、上述の第一及び第二発明の局在準位密度の測定
方法の実施に好適な測定装置の実施例につき説明する。
第６図はその説明に供する図であり、実施例の測定装置
60の構成を概略的に示したブロック図である。
方法の実施に好適な測定装置の実施例につき説明する。
第６図はその説明に供する図であり、実施例の測定装置
60の構成を概略的に示したブロック図である。
第６図において、61は暗室であり、この暗室61中には
測定用試料の暗室61内にセットするためのホルダ61aが
設けてある。このホルダ61aには、例えば第１図
（Ａ）、第４図（Ａ）或いは第４図（Ｃ）を用いて説明
した測定用試料等をセットすることが出来る。
測定用試料の暗室61内にセットするためのホルダ61aが
設けてある。このホルダ61aには、例えば第１図
（Ａ）、第４図（Ａ）或いは第４図（Ｃ）を用いて説明
した測定用試料等をセットすることが出来る。
また、63は測定用試料に対し光照射するための光源で
ありこの実施例の場合ハロゲンランプを以って構成して
いる。また、65は分光器であり光源63から所望の波長の
光を分光して測定用試料に供給する。なお、光源63は他
の好適なものでも良く例えば色素レーザを用いても良
い。光源の種類によっては分光器65は不用である。
ありこの実施例の場合ハロゲンランプを以って構成して
いる。また、65は分光器であり光源63から所望の波長の
光を分光して測定用試料に供給する。なお、光源63は他
の好適なものでも良く例えば色素レーザを用いても良
い。光源の種類によっては分光器65は不用である。
また、この実施例の測定装置60は、分光器65とホルダ
61aとの間にハーフミラ67を具え、さらに、測定用試料
に照射される光の強度をモニターするためにハーフミラ
ー67から離間した適正な位置に光量計69を具えている。
61aとの間にハーフミラ67を具え、さらに、測定用試料
に照射される光の強度をモニターするためにハーフミラ
ー67から離間した適正な位置に光量計69を具えている。
また、71は測定用試料の両電極間に接続される直流電
源、73は測定用試料の両電極間に流れる電流を測定する
ための電流計である。
源、73は測定用試料の両電極間に流れる電流を測定する
ための電流計である。
また、75は直流電源71により測定用試料の両電極間に
印加された電圧と、電圧印加時の電流計73の値とを取り
込み電流−電圧特性を求め該特性から所定の処理により
測定用試料の局在準位密度を求める演算手段である。こ
の実施例の演算手段75は、コンピュータで構成してあ
る。そして、この演算手段75は、予め定められた所定の
プログラムに従い、第１図（Ｄ）を用いて説明したよう
なＩ−Ｖ特性を自動的に求め、さらにこのＩ−Ｖ特性か
ら電圧Ｖにおける傾きｍを自動的に求める。さらに、既
に説明した式に従い被測定材料の禁制帯中の局在準位
密度ｇ（EF）を、また式に従い局在中心の深さEC−EF
（或いはEF−EV）をそれぞれ自動的に求める。これら演
算結果は例えば表示装置に出力したり、プリンタにより
紙面に出力したりすることが出来る。
印加された電圧と、電圧印加時の電流計73の値とを取り
込み電流−電圧特性を求め該特性から所定の処理により
測定用試料の局在準位密度を求める演算手段である。こ
の実施例の演算手段75は、コンピュータで構成してあ
る。そして、この演算手段75は、予め定められた所定の
プログラムに従い、第１図（Ｄ）を用いて説明したよう
なＩ−Ｖ特性を自動的に求め、さらにこのＩ−Ｖ特性か
ら電圧Ｖにおける傾きｍを自動的に求める。さらに、既
に説明した式に従い被測定材料の禁制帯中の局在準位
密度ｇ（EF）を、また式に従い局在中心の深さEC−EF
（或いはEF−EV）をそれぞれ自動的に求める。これら演
算結果は例えば表示装置に出力したり、プリンタにより
紙面に出力したりすることが出来る。
なお、実施例の測定装置では、演算手段75を式に従
う処理を実行する手段で構成している。しかし、この演
算手段75は、Ｉ−Ｖ特性を求めた後の局在準位密度の求
め方が従来行なわれていた他の所定の処理方法である場
合でも対処出来るように、その処理方法に応じ処理手順
（実際にはプログラム）を容易に変更出来る構成になっ
ている。
う処理を実行する手段で構成している。しかし、この演
算手段75は、Ｉ−Ｖ特性を求めた後の局在準位密度の求
め方が従来行なわれていた他の所定の処理方法である場
合でも対処出来るように、その処理方法に応じ処理手順
（実際にはプログラム）を容易に変更出来る構成になっ
ている。
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この出願に係る
第一及び第二発明の局在準位密度の測定方法によれば、
光照射により発生させたキャリヤを被測定材料中に注入
し空間電荷を形成し、空間電荷制限電流法で局在準位密
度を求める際に必要とされる電流−電圧特性を測定出来
る。従って、測定用試料の構造を従来のようなn+−ｉ−
n+、p+−ｉ−p+等の構造にする必要がないので、ｎ層又
はｐ層を作製するために必要なドーパントがｉ層に混入
することも起こらない。また、第４図（Ａ）に示したよ
うにｉ層上にp-層を積層する場合も、この層のドーパン
トの濃度が非常に低くかつｉ層上にp-層が積層されるの
で、ｉ層中にドーパントが混入する可能性は非常に低い
と云える。
第一及び第二発明の局在準位密度の測定方法によれば、
光照射により発生させたキャリヤを被測定材料中に注入
し空間電荷を形成し、空間電荷制限電流法で局在準位密
度を求める際に必要とされる電流−電圧特性を測定出来
る。従って、測定用試料の構造を従来のようなn+−ｉ−
n+、p+−ｉ−p+等の構造にする必要がないので、ｎ層又
はｐ層を作製するために必要なドーパントがｉ層に混入
することも起こらない。また、第４図（Ａ）に示したよ
うにｉ層上にp-層を積層する場合も、この層のドーパン
トの濃度が非常に低くかつｉ層上にp-層が積層されるの
で、ｉ層中にドーパントが混入する可能性は非常に低い
と云える。
また、第一及び第二発明の局在準位密度の測定方法共
に、測定用試料の構造はブロッキング型の素子構造で良
い。このため、光センサ、電子写真感光体、太陽電池等
では作製したデバイスそのものの局在準位密度、或いは
製品に非常に近い構造の局在準位密度を測定出来る。
に、測定用試料の構造はブロッキング型の素子構造で良
い。このため、光センサ、電子写真感光体、太陽電池等
では作製したデバイスそのものの局在準位密度、或いは
製品に非常に近い構造の局在準位密度を測定出来る。
また、第二発明の局在準位密度の測定方法によれば、
絶縁材料の局在準位密度をも容易に測定出来る。
絶縁材料の局在準位密度をも容易に測定出来る。
また、この出願の第三発明の局在準位密度の測定装置
によれば、種々の材料の禁制帯中の局在準位密度を容易
に然も自動的に測定出来る。
によれば、種々の材料の禁制帯中の局在準位密度を容易
に然も自動的に測定出来る。
第１図（Ａ）は、第一発明の第一実施例の測定用試料を
示す断面図、 第１図（Ｂ）は、第一発明の第一実施例の測定用試料を
示す平面図、 第１図（Ｃ）は、Ｉ−Ｖ特性の測定系を示す図、 第１図（Ｄ）は、実施例の方法で測定したＩ−Ｖ特性を
示す図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、第一発明の第一実施例の説明
に供する図、 第３図は、第一発明の説明に供する図、 第４図（Ａ）は、第一発明の第二実施例の測定用試料を
示す断面図、 第４図（Ｂ）は、第一発明の第二実施例の説明に供する
図、 第５図（Ａ）は、第二発明の実施例の測定用試料を示す
断面図、 第５図（Ｂ）は、第二発明の実施例の説明に供する図、 第６図は、第三発明の測定装置の実施例を示すブロック
図、 第７図は従来技術の説明に供する図である。 11……基板（例えばガラス基板） 13……ブロッキング性電極（クロム膜） 15……光電導性材料（例えばｉ型ａ−Si:H膜） 17……ブロッキング性でかつ透明な電極（ITO膜） 19……直流電源、21……電流計 31……ａ−Si:H膜15の表面近傍で吸収されるような短波
長光 33……正孔、35……電子 37……空間電荷 41……p-型ａ−Si:H膜 51……非光電導性材料（例えばSiOX等絶縁材料） 53……光電導性薄膜（例えばｐ型ａ−Si:H膜） 60……第三発明の実施例の測定装置 61……暗室、61a……測定用試料用ホルダ 63……光源、65……分光器 67……ハーフミラー、69……光量計 71……直流電源、73……電流計 75……演算手段（例えばコンピュータ）。
示す断面図、 第１図（Ｂ）は、第一発明の第一実施例の測定用試料を
示す平面図、 第１図（Ｃ）は、Ｉ−Ｖ特性の測定系を示す図、 第１図（Ｄ）は、実施例の方法で測定したＩ−Ｖ特性を
示す図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、第一発明の第一実施例の説明
に供する図、 第３図は、第一発明の説明に供する図、 第４図（Ａ）は、第一発明の第二実施例の測定用試料を
示す断面図、 第４図（Ｂ）は、第一発明の第二実施例の説明に供する
図、 第５図（Ａ）は、第二発明の実施例の測定用試料を示す
断面図、 第５図（Ｂ）は、第二発明の実施例の説明に供する図、 第６図は、第三発明の測定装置の実施例を示すブロック
図、 第７図は従来技術の説明に供する図である。 11……基板（例えばガラス基板） 13……ブロッキング性電極（クロム膜） 15……光電導性材料（例えばｉ型ａ−Si:H膜） 17……ブロッキング性でかつ透明な電極（ITO膜） 19……直流電源、21……電流計 31……ａ−Si:H膜15の表面近傍で吸収されるような短波
長光 33……正孔、35……電子 37……空間電荷 41……p-型ａ−Si:H膜 51……非光電導性材料（例えばSiOX等絶縁材料） 53……光電導性薄膜（例えばｐ型ａ−Si:H膜） 60……第三発明の実施例の測定装置 61……暗室、61a……測定用試料用ホルダ 63……光源、65……分光器 67……ハーフミラー、69……光量計 71……直流電源、73……電流計 75……演算手段（例えばコンピュータ）。
Claims (4)
- 【請求項１】空間電荷制限電流法により光電導性材料の
禁制帯中の局在準位密度を測定するに当たり、 前記材料の空間電荷制限電流領域の電流−電圧特性の測
定を、 該材料の一方の面にブロッキング性の電極を形成し他方
の面側にブロッキング性でかつ透明な電極を形成し、 前記両電極間に直流電界を印加すると共に、前記透明電
極側から前記材料に対し該材料表面近傍で吸収される短
波長光を照射し、該光照射により発生したキャリヤの一
方により該材料中に空間電荷を形成して、 行なうことを特徴とする局在準位密度の測定方法。 - 【請求項２】空間電荷制限電流法により非光電導性材料
の禁制帯中の局在準位密度を測定するに当たり、 前記材料の空間電荷制限電流領域の電流−電圧特性の測
定を、 該材料の一方の面にブロッキング性の電極を形成し、他
方の面に、膜厚が前記非光電導性材料の膜厚より薄い光
電導性薄膜と、ブロッキング性でかつ透明な電極とをこ
の順に形成し、 前記両電極間に直流電界を印加すると共に、前記透明電
極側から前記光電導性薄膜に対し該光電導性薄膜内表面
近傍で吸収される短波長光を照射し、該光照射により発
生したキャリヤの一方により前記材料中に空間電荷を形
成して、 行うことを特徴とする局在準位密度の測定方法。 - 【請求項３】請求項２に記載の局在準位密度の測定方法
において、 前記光電導性薄膜の膜厚ｌを下式 ｌ＞μτＦ を満足する膜厚としたことを特徴とする局在準位密度の
測定方法（但し、μは前記一方のキャリヤの前記光電導
性薄膜での移動度、τは前記一方のキャリヤの前記光電
導性薄膜での寿命、Ｆは前記光電導性薄膜の内部電界で
ある。）。 - 【請求項４】一方の面にブロッキング性電極が他方の面
側にブロッキング性でかつ透明な電極が形成された被測
定材料の禁制帯中の局在準位密度を測定する装置におい
て、 該被測定材料が入れられる暗室と、 該被測定材料に対し光を照射するための光源と、 該被測定材料の両電極間に接続される直流電源と、 該両電極間に流れる電流を測定するための電流計と、 前記直流電源により前記両電極間に印加された電圧と、
該電圧印加時の前記電流計の値とを取り込み電流−電圧
特性を求め該特性から所定の処理により該被測定材料の
局在準位密度を求める演算手段と を具えたことを特徴とする局在準位密度の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064763A JP2963104B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 局在準位密度の測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064763A JP2963104B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 局在準位密度の測定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02244654A JPH02244654A (ja) | 1990-09-28 |
| JP2963104B2 true JP2963104B2 (ja) | 1999-10-12 |
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ID=13267553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1064763A Expired - Fee Related JP2963104B2 (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 局在準位密度の測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963104B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP2355164A4 (en) * | 2008-11-19 | 2014-03-26 | Konica Minolta Sensing Inc | SOLAR BATTERY EVALUATION DEVICE AND SOLAR BATTERY EVALUATION METHOD |
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-
1989
- 1989-03-16 JP JP1064763A patent/JP2963104B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH02244654A (ja) | 1990-09-28 |
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