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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 31/1 - 2006  - pp.121-134  - doi:10.3166/acsm.31.121-134
TITRE
Modèle global pour la conduction électrique dans des couches de silicium polycristallin

TITLE
Global model for electrical conduction in polysilicon layers

RÉSUMÉ
Le modèle global pour la conduction électrique dans des couches de silicium polycristallin, que nous avons élaboré dans le cadre de ce travail, est fondé sur la ségrégation des dopants et le piégeage des porteurs ; il tient compte des deux mécanismes de transport, par émission thermoïonique et par effet tunnel, et des deux cas de transport, selon que la hauteur des barrières de potentiel des régions désertées est inférieure ou supérieure à celle du joint de grains ; de plus, le transport des porteurs libres est considéré dans les trois différentes régions, neutre, désertée et joint de grains. Il est bien connu que la hauteur des barrières de potentiel des régions désertées, basse aux faibles concentrations de dopant, croît, pour passer par un maximum aux concentrations intermédiaires, puis décroît, pour redevenir faible aux fortes concentrations de dopant. Par conséquent, si aux faibles et aux fortes concentrations de dopant, la hauteur des barrières de potentiel des régions désertées est inférieure à celle du joint de grains, aux concentrations intermédiaires, elle devient supérieure.

ABSTRACT
In this paper, we propose a global electrical conduction model, based on the doping segregation and carrier trapping, taking into account the mechanisms of both thermoionic emission and tunneling effect. We consider the free carrier-related transport phenomena when the potential barrier height of the depletion region is lower (case 1) or higher (case 2) than that of the grain boundaries (G.B.). These phenomena are also considered within the neutral region, the depletion region and the grain boundaries. It is well known that the height of the potential barrier of the depletion region is low for weak doping concentrations, increases to a maximum at intermediate concentrations and then decreases to become low at high doping concentrations. Consequently, if at low and high doping concentrations, the potential barrier height of the depletion region is lower than that of the grain boundaries, at medium concentrations, it becomes higher than that of the G.B. Thus, case 1 is applicable when the doping levels are either high or low, whereas case 2 is applicable for medium doping levels. These considerations suggest that free carrier transport is governed by effects that change with temperature according to the following scheme: (i) for low temperatures, it is dominated by tunneling effects in both cases, (ii) at intermediate temperatures, besides tunneling effects in case 2 and in grain boundaries barrier in case 1, thermoionic emission takes place above depletion region barriers in case 1, (iii) at high temperatures, thermoionic emission dominates in case 1 and above grain boundaries barrier in case 2 whereas tunneling effect predominates in depletion region barriers in case 2, and finally (iv) at very high temperatures, thermoionic emission prevails in both cases.

AUTEUR(S)
Bouzid HADJOUDJA, Allaoua CHIBANI

Reçu le 9 février 2005.    Accepté le 23 septembre 2005.

CITATIONS
acsm.revuesonline.com/revues/36/citation/8007.html

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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