Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
2.3.2.2с. Значение pH. Дополнительное введение в раствор ионов ОН-, т. е. увеличение его водородного показателя pH, повышает устойчивость комплексного соединения при условии, что
Методы осаждения тонких пленок
77
Рис. 2.13. Кривые зависимостей конечной толщины (У) и скорости осаждения из раствора (2) пленок CdSe от концентрации комплексообразующего агента [95].
ионы ОН~ участвуют в комплексообразовании (как происходит в случае использования
РЬ(0Н)С6Н5072-). След-ствием уменьшения концентрации свободных ионов металла М2+ при повышении pH являются снижение скорости осаждения пленки и увеличение ее конечной толщины. Зависимости скорости осаждения и толщины пленок PbSe от pH раствора представлены на рис. 2.14.
Если ионы ОН- не входят в состав комплексного соединения (как, например, при использовании Cd(NH3)42+), наличие дополнительного количества ОН- вызывает выпадение в осадок соответствующего гидроксида.
При высоких значениях pH наряду с увеличением концентрации Cd (ОН) 2 в объеме раствора введение Na2SeS03 сопровождается выпадением в осадок большого количества CdSe, в результате чего конечная толщина получаемой пленки уменьшается.
Важный результат, полученный Г. А. Китаевым и др. [86], состоит в том, что отношение концентраций атомов кадмия и селена в пленках CdSe не зависит от pH раствора.
2.3.2.2d. Влияние подложки. В том случае, когда материал подложки и осаждаемое вещество соответствуют друг другу по структуре кристаллической решетки и ее параметрам, скорость осаждения и конечная толщина пленки возрастают. Эту закономерность для пленок PbSe, осаждаемых на подложки из стекла, меди, полированного монокристаллического кремния и германия, иллюстрирует рис. 2.15. При одинаковых параметрах процесса осаждения скорость роста и толщина пленок
Ef
г=,
о
Е
Рис. 2.14. Влияние pH на скорость роста (кривая 1) и конечную толщину (кривая 2) пленок PbSe, осаждаемых из раствора [43] при температуре ванны 60 °С.
78
Глава 2
Рис. 2.15. Влияние материала подложки на процесс осаждения из раствора пленок PbSe [43] при температуре ванны 28 pH - 10,4.
°С и
PbSe, образующихся на поверхности Ge, выше, чем на поверхности Si, из-за более точного соответствия параметров кристаллической решет-
I // X --------------ки PbSe и Ge [95].
z L // / Стекзш 2.3.2.2е. Влияние тем-
пературы ванны и подложки. При повышении температуры раствора диссоциация комплексообразующего агента и соединения, являющегося источником ионов серы, становится более интенсивной. Увеличение концентрации и кинетической энергии ионов металла и серы усиливает их взаимодействие и обеспечивает более высокую скорость осаждения халькогенида металла. При повышении температуры ванны конечная толщина пленки может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от степени пересыщения раствора. Толщина пленки увеличивается при небольшом пересыщении (вследствие повышения концентрации ионов) и уменьшается при довольно сильном пересыщении раствора, которое сопровождается выпадением осадка. Степень пересыщения раствора можно регулировать, изменяя температуру ванны и концентрацию комплексообразующего агента. Зависимости скорости осаждения и конечной толщины пленки CdSe от температуры ванны показаны на рис. 2.16.
Следует отметить, что при использовании подложки большей площади общее количество халькогенида, осажденного на
п
еГ
Температура Ьсшны, °С
Рис. 2.16. Влияние температуры ванны на скорость роста (кривая 1) и конечную толщину (кривая 2) пленок CdSe, осаждаемых из раствора [49].
Методы осаждения тонких пленок
79
поверхность в виде пленки, возрастает. Кроме того, при повторном погружении в свежий раствор подложки с уже нанесенной пленкой происходит дальнейшее осаждение вещества. Таким образом, при многократном повторении процесса могут быть получены толстые и многослойные пленки.
2.3.2.3 Легирование
Внедрение в осаждаемую пленку примесей, содержащихся в исходных реактивах, возможно лишь в том случае, если при данных условиях осаждения эти примеси образуют нерастворимые халькогениды и их ионное произведение выше произведения растворимости. Данным требованиям удовлетворяет очень небольшое количество материалов. Это обстоятельство имеет важное следствие: степень чистоты исходных реактивов при низкой концентрации содержащихся в них примесей и при условии, что соответствующее ионное произведение меньше произведения растворимости, не относится к числу параметров, значительно влияющих на степень чистоты осаждаемой пленки.
2.3.2.4 Пленки многокомпонентных соединений
Существует возможность получения многокомпонентных пленок халькогенидов с широким диапазоном составов. В лабора-тории, сотрудниками которой являются авторы книги, полу-чены разнообразные трехкомпонентные сплавы различного состава, которые перечислены в табл. 2.6.
Пленки сплавов нескольких веществ осаждают в процессе химического взаимодействия селеносульфата натрия или тио-мочевины со смесью различных комплексных ионов. В том слу-
Таблица 2.6. Сплавы, получаемые методом осаждения из раствора [43]
