Impedance spectroscopy of in‐plane anisotropic porous silicon films

Abstract

Free-standing porous silicon films prepared from heavily boron-doped (110) Si wafers are investigated by means of the impedance spectroscopy in the frequency range from 5 Hz to 10 MHz. The AC electrical conductivity of the films is found to be significantly larger along the ] 0 1 1 [ in-plane crystallographic direction than that along the [001] one. While the AC conductivity anisotropy decreases with increasing frequency, the capacity anisotropy exhibits non-monotonic frequency dependence. The experimental results are explained by considering potential barriers for charge carrier transport between anisotropic Si nanocrystals in porous silicon films.

Зависимость Проводимости Слоев Пористого Кремния От Направления Переноса Носителей Заряда

“…Показано, что в этом случае происходит перенос носителей заряда по делокализованным состояниям [9,10]. Кроме того, в образцах мезо-ПК отчетливо наблюдается структурная анизотропия формы нанокристаллов [11][12][13][14][15], а именно кремниевые нанокристаллы имеют форму цилиндров (колонн), расположенных перпендикулярно поверхности образца. Однако в литературе отсутствуют данные сравнения механизмов переноса носителей заряда в мезо-ПК вдоль колонн и перпендикулярно им, хотя подобного рода исследования должны способствовать лучшему пониманию механизмов транспорта носителей в наноструктурированных материалах на основе кремния.…”

Surface and Structure of Porous Silicon Layers

“…Scanning electron microscopy (SEM) can visually observe surface morphologies of PS layers; however, the information about PS formation is limited. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been demonstrated to be a quick and sensitive method to study Si dissolution and electropolishing in HF solutions [1,4]. An equivalent circuit is usually proposed to represent the Si/electrolyte interface and parameters are fitted with experimental data to interpret electrochemical and surface properties.…”