Photoconductivity Kinetics in Bilateral Macroporous Silicon

Abstract

Кінетика фотопровідності в двосторонньому макропористому кремнії в залежності від глибини пор кожного макропористого шару розрахована методом скінченних різниць. Стаціонарна фотопровідність в двосторонньому макропористому кремнії знайдена за допомогою системи рівнянь. Ми використали рівняння дифузії надлишкових неосновних носіїв заряду, початкову та граничну умови для розрахунку кінетики фотопровідності. Стаціонарна фотопровідність, яка збуджена світлом з довжинами хвиль 0,95 мкм та 1,05 мкм, використана як початкова умова. Ми врахували, що світло проходить через фронтальний та тильний макропористі шари розповсюджуючись по кремнієвій матриці та порам. Гранична умова записана на межах кожного макропористого шару. Кінетика фотопровідності в двосторонньому макропористому кремнії товщиною 500 мкм розрахована за умови, коли глибина пор одного макропористого шару дорівнює 100 мкм, а глибина пор іншого шару макропористого кремнію змінюється від 0 до 400 мкм. Показано, що початковий період затухання фотопровідності збільшується, коли глибина кожного шару макропористого кремнію збільшується. В напівлогарифмічному масштабі, спад фотопровідності, який описується експонентним законом, змінює свій нахил, коли глибина пор фронтального або тильного шару макропористого кремнію більше 250 мкм або 200 мкм, відповідно. Експонентна частина фотопровідності змінює свій нахил не залежно від того, якою довжиною хвилі 0,95 мкм чи 1,05 мкм збуджувалася стаціонарна фотопровідність. Залежність кінетики фотопровідності від глибини пор фронтального та тильного шарів макропористого кремнію є майже ідентичною, коли фотопровідність збуджується світлом з довжиною хвилі 1,05 мкм. Зменшення фотопровідності в макропористому кремнії з наскрізними порами описується експонентним законом.

The photoconductivity kinetics in bilateral macroporous silicon as a function of the pore depth of each macroporous layer is calculated by the finite-difference method. Steady-state photoconductivity in bilateral macroporous silicon is found using a system of equations. We use the excess minority carrier's diffusion equation, initial and boundary conditions to calculate the photoconductivity kinetics. Steady-state photoconductivity excited by light with a wavelength of 0.95 µm and 1.05 µm is used as the initial condition. We take into account that light passes through the frontal and rear macroporous layers, propagating through the silicon matrix and pores. The boundary condition is written at the boundaries of each macroporous layer. The kinetics of photoconductivity in bilateral macroporous silicon 500 µm thick is calculated under the condition that the pore depth of one macroporous layer is 100 µm, and the pore depth of another layer of macroporous silicon varies from 0 to 400 µm. It is shown that the initial photoconductivity decay period increases as the depth of each macroporous silicon layer increases. On a semi-logarithmic scale, the photoconductivity decay, which is described by an exponential law, changes its slope when the pore depth of the frontal or rear layer of macroporous silicon is more than 250 µm or 200 µm, respectively. The exponential part of the photoconductivity changes its slope no matter what wavelength of 0.95 µm or 1.05 µm excited stationary photoconductivity. The dependence of the photoconductivity kinetics on the pore depth of the frontal and rear layers of macroporous silicon is almost identical when the photoconductivity is excited by light with a wavelength of 1.05 µm. The photoconductivity decay in macroporous silicon with through pores is described by an exponential law.