Влияние технологических параметров осаждения на фазовый состав тонких пленок микрокристаллического кремния, полученных методом PECVD В. Л. Кошевой 1, В. - презентация

1 Влияние технологических параметров осаждения на фазовый состав тонких пленок микрокристаллического кремния, полученных методом PECVD В. Л. Кошевой 1, В. С. Левицкий 1,2, В. П. Афанасьев 1,2, Е. И. Теруков 1,2 1 Санкт-Петебрургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова-Ленина. 2 НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ имени А.Ф. Иоффе Целью работы: являлось исследование зависимости фазового состава тонких пленок микрокристаллического кремния от технологических параметров осаждения. Таблица сопоставляющая параметр кристалличности с различными параметрами роста плёнок полученных при PECVD. Rcномер образца поток SiH4,slm Мощность, Вт Давление, мбар Температура,C 50, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,5160 Пример расчета параметра кристалличности. Спектр Рамановского рассеяния на примере микрокристаллического кремния. Значения полуширины максимума, высоты и интеграла кривой для спектра КР микрокристаллического кремния (mc-Si:H) Название кривой Центр Полуширина максимума ВысотаИнтеграл кривой a-Si mc-Si c-Si Для расчета параметра кристалличности необходимы значения Amc,Aa и Ac. Актуальность: подбор оптимальных параметров осаждения тонких пленок микрокристаллического кремния, полученных методом PECVD может увеличить показатель КПД для солнечных элементов. Для того чтобы получить данные из Рамновских спектров необходимо произвести деконволюцию спектра на 3 гаусса с положениями максимума для трёх длин волн 480 cm -1,505 cm cm -1 и 514 cm cm -1 отвечающих аморфному, микрокристаллическому и кристаллическому состоянию вещества соответственно. (1) Лазерный луч возбуждает образец (2) Луч рассеивается во всех направлениях (3) Частично свет падает на детектор который регистрирует спектр (4) Получаемый спектр исследуемого образца. Принцип работы установки LabRam HR800 Спектры КРС регистрировались на спектрометре LabRam HR800. В качестве источников возбуждения использовались вторая гармоника Nd:YAG-лазера (длина волны излучения 532 nm). Лазерный луч фокусировался в пятно диаметром ~ 1–2 μm на поверхности образца. Типичная плотность мощности не превышала 5 kW/cm 2, чтобы избежать влияния лазерного воздействия на структуру исследуемых объектов. С помощью Рамановской спектроскопии были исследованы плёнки микрокристаллического гидрогенизированного кремния (mc-Si:H) Рост плёнок сопровождался изменением различных параметров в реакционной камере, а именно: 1) Температура, 2) Давление, 3) Отношение газов моносилана и водорода,4) Мощность разряда С помощью Рамановской спектроскопии были исследованы плёнки микрокристаллического гидрогенизированного кремния (mc-Si:H) Рост плёнок сопровождался изменением различных параметров в реакционной камере, а именно: 1) Температура, 2) Давление, 3) Отношение газов моносилана и водорода,4) Мощность разряда Распределение параметра кристалличности по поверхности образца (833) График зависимости параметра кристалличности от температуры подложки. График зависимости параметра кристалличности от давления в камере. График зависимости параметра кристалличности (RC) от потока моносилана. График зависимости параметра кристалличности (RC) от мощности разряда в плазме. Результаты исследования показали, что при увеличении температуры подложки происходит увеличение степени кристалличности пленки. Атомы водорода встраиваются в напряженные Si-Si связи, образуя SiH n (n=1,2), а при превышении определенной пороговой концентрации SiH n, формируется микрокристаллический кремний. При увеличении давления в камере значение параметра кристалличности полученных слоев изменяется нелинейно. Максимум достигается при давлении 2.5 мбар, а минимум при 3.5 мбар. При увеличении давления до 2,5 мбар, в плазме возрастает концентрация ионов и радикалов, способных образовать микрокристаллический кремний, а при повышении давления, процесс формирования пленки переходит в процесс травления. Увеличение потока SiH 4 ведёт к линейному снижению кристалличности плёнки, вследствие снижения концентрации водорода, способствующего образованию кремниевых нано- и микрокристаллов. Увеличение мощности разряда при осаждении ведёт к увеличению кристалличности, так как рост пленки начинается не с формирования аморфной сетки, а непосредственно с образования нанокристаллов различных размеров формирующихся в плазме.