Grain Boundary Effects on the Carrier Mobility of Polysilicon

Abstract

Electrical conductivity and Hall effect measurements are performed on solar grade bulk polycrystalline silicon of grain size ≈ 1 mm in the temperature range 85 to 550 K. The mobility is found to vary as ∼ T−2.2 above 250 K characteristic of lattice scattering. The low temperature behaviour of mobility indicates both, lattice scattering and grain boundary scattering operating simultaneously and limiting the conduction process, when the barrier height is small and grain size is large. Assuming the situation within the grain to be like a single crystal, a grain boundary barrier height of 0.023 eV is obtained from the effective mobility values. The trap state density is calculated to be 2.5 × 1012 cm−2 using a localised state model. Nous reportons les resultats de mesurer la conductibilité électrique et l'effet Hall du silicium polycristalline en bloc de la grade solaire, dont la grosseur des grains etait environ 1 mm, à l'intervalle de température de 85 à 550 K. On ètablit que la mobilité varie à mesure que T2.2 au dessus temperature ambiante, un trait charactéristique de l'éparpillement du réseau. Cette conduite de la mobilité aux temperatures basses indique que l'éparpillement du réseau est aussi important que l'éparpillement des joints des grains en limiter la conduction en cas d'hauteur de la barriére basce et grosseur des grains large. En supposant que la situation dans le grain est comme un monocristal, une hauteur de la barriére au joint de grains de 0,023 eV a été obtenue des valeurs de la mobilité effectives. La densité des états piège a été calculé á 2,5 × 1012 cm−2, utilisant un modèle des états localisées.