Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
Метод осаждения пленок с использованием нескольких ис-
Методы осаждения тонких пленок
43
Рис. 2.1. Схемы устройства различных испарителей;
а) испарение CdS: 1 — кварцевый тигель, 2 — модибденовый нагреватель; 3 — тантало-вый тепловой экран, 4 — кварцевая вата, 5 — теплоизолирующий волокнистый материал на основе AI2O3, 6 — термопара, 7 — порошок CdS;
б) испарение сплава ZnJCCdA,_1S: / — объем, заполняемый CdS, 2 — объем заполняемый ZnS; 3 — камера для смешения испаряемых веществ, 4 — выходное отверстие для CdS регулируемого размера, 5 — фильтр, 6 — крышка с выходным отверстием, 7 — термопара; #) испарение SiO: /—заслонка, 2 — молибденовый контейнер; 3 — порошок; 4 — канал для испаряемого вещества.
парителей имеет важное значение для технологии изготовления многослойных структур, а также для получения сплавов и полупроводников заданного состава. Посредством изменения температуры подложки можно регулировать давление паров компонентов, а также, что не менее важно, воздействовать на относительные коэффициенты прилипания и термодинамически равновесное состояние различных составляющих пара. Благодаря этому метод осаждения с использованием нескольких испарителей при соответствующем температурном контроле идеально подходит для выращивания пленок многокомпонентных полупроводников определенного состава и широко применяется для получения пленок соединений IV—VI, II—VI и
III—V групп периодической системы элементов.
В табл. 2.2 указаны некоторые особенности и параметры процесса испарения, а также рекомендуемые испарители для материалов, которые могут быть использованы в солнечных элементах.
2.2.1.5 Вакуумное оборудование
Для осуществления вакуумного испарения необходима система с определенным уровнем вакуума, снабженная аппаратурой для анализа остаточных газов. Вакуумные системы на основе диффузионного насоса и вспомогательного форвакуум-ного насоса, обеспечивающие давление 10-4.. .10_6 Па, по-прежнему наиболее часто используются в технологических комплексах для создания тонких пленок в основном благодаря небольшой стоимости, простоте и высокой скорости откачки. При использовании в диффузионном насосе специальных масел (например, полифенилового эфира), криогенного отражателя и
Таблица 2.2. Материалы, применяемые в тонкопленочных солнечных элементах, параметры процесса
их испарения и рекомендуемые испарители
Температура, °C
Испаряемый материал Плотность г/см1 Температура кипения, CC Температура плавления, °C давление паров 1,33-lO-2 Па давление паров 1,33 Па Материал лодочки или метод испарения Примечания1)
Ag 10,5 2212 960,8 832 1027 Мо, Та
А1 2,7 2467 660,2 972 1217 Графит
Ап 19,3 2966 1063 1132 1397 W Мо
Сг 7,2 2482 1890 1157 1397 W
Си 8,9 2595 1083 1027 1257 Мо, Та
Fe 7,9 3000 1535 1227 1477 W
Ge 5,3 2830 937,4 1137 1397 Мо, Та, W
Mo 10,2 5560 2610 2027 2527 Испарение тонких проволок
Ni 8,9 2732 1453 1262 1527 А120з
Pb 11,3 1744 327,5 547 715 W, Мо
Pd 12,0 2927 1552 1197 1467 А1203
Pt 21,5 3827 1769 1747 2097 W
Si 2,2 2355 1410 1337 1639 ВеО, С, испарение электронным лучом Т„ = 550 °С, гос= 20 мкм/мин
Та 16,6 5425 2996 2587 3057 Испарение тонких проволок, испарение электронным лучом
Ti 4,5 3260 1675 1442 1737 W, графит
W 19,3 5927 3410 2757 3227 Испарение тонких проволок, испарение электронным лучом
Тп — температура подложки, ТИ — температура испарителя, rQC — скорость осаждения.
Продолжение
Температура, °С
Испаряемый материал Плотность г/см3 Температура кипения, °C Температура плавления, °С давление паров 1,33-10~2 Па давление паров 1,33 Па Материал лодочки или метод испарения Примечания1)
CdS 4,8 Сублими- руется 1750 при давлении 10 МПа 920 — Графит, кварц Тп = 200 . . . 250 °С, 7\, = 900 . . . 1050 °С, гос — 1 ... 2 мкм/мин, Состав пара — Cd, S
CdSe 5,8 — >1350 — — Два испарителя (Мо, Та), (Та, Мо) Тп > 500 °С
CdTe 6,2 — 1040 — — Два испарителя (Та, Мо), Мо Тп ^ 250 °С
Cu20 6,0 — 1235 600 — Испарение электронным лучом
Cu2S — — 1100 — — —
Cu2Se 6,75 — 1113 — — Два испарителя Мо Тп = 160 °С
GaAs 5,3 — 1238 — — Два испарителя, дискретное испарение
ln203 7,2 200 ВеО В присутствии 02 Тп = 420 °С, гос — 0,08 нм/с
InP 4,8 — 1070 730 — Та, W Два испарителя Тп & 225 °С
MgF2 3,2 2239 1266 1540 — W, Мо, С
Nb205 7,5 — 1460 — — —
Si3N4 3,44 — 1900 — — —
SiO 2,1 1880 1702 600 W, Та
О Гп — температура подложки, Ги — температура испарителя, rQC — скорость осаждения.
Методы осаждения тонких пленок
П родолжение
Испаряемый материал Плотность, г/см3 L Температура кипения, CC Температура плавления, °С Темпера давление паров 1,33-10~2 Па тура, °С давление паров 1,33 Па Материал лодочки или метод испарения Примечание’)
Si02 2,7 2230 1610 850 Разлагается
SnO* 0,45 1080 (разла- гается) W
Ta205 8,7 — 1800 1920 — Та, W
Ti02 4,3 2500—3000 -1830 1000 — Та, W, нить
ZnO 5,6 — 1975 — — W, Мо
Zn3P2 4,55 1100 >420 — — — Тп > 220 °С, Ги « 750 °С
ZnS 4,1 Сублими- руется 1850 300 — Та, Мо, С
Cu InS2 — — — Мо, W, дискретное испарение
CuInSe2 Мо, W Три испарителя; для двух испарителей: Тп=225 °С, Ги - 1150 °С, (Си InSe2) -200 ... 450 °С, (Se) гос ~ 0,5 нм/с
