Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
1) конденсации паров мономера на подложке с одновременной или последующей активацией, 2) активации паровой фазы и осаждения полимеризовавшегося вещества на подложку или
3) осаждения на подложку каким-либо другим способом пленки мономера с последующей активацией процесса полимеризации,
98
Глава 2
По , своим электрическим характеристикам полимерные пленки охватывают диапазон, обычно свойственный полупроводникам и диэлектрикам, и имеют ряд положительных качеств, таких, как отсутствие разрывов, прочное сцепление с подложкой, малые, механические напряжения и высокая пластичность.
2.3.4.1 d. Транспортные реакции. Проведение химической транспортной реакции связано с переносом вещества, обладающего относительно низкой летучестью, из зоны источника в зону подложки в потоке пара химически активного вещества, имеющего высокую летучесть. Реакция состоит из трех основных этапов: 1) превращения в результате химической реакции вещества источника в летучее соединение, 2) переноса пара к подложке, 3) разложение пара над подложкой и осаждения на ее поверхность материала источника.
Для осуществления транспортной реакции необходимо, чтобы при переносе вещества из аоны источника в зону подложки равновесие реакции смещалось в необходимом направлении. В качестве примера можно рассмотреть процесс перегонки с образованием промежуточного соединения
Ti (конденс. сост.) + 2NaCl (газообр. фаза) TiCl2 (газообр. фаза) +
-f 2Na (газообр. фаза).
Смещение равновесия реакции регулируется изменением темпе-ратурв1 и давления пара. Следовательно, в зонах источника и подложки эти параметры должны быть различными. Другой способ смещения равновесия транспортной реакции связан с введением дополнительного реактива, восстанавливающего либо окисляющего вещество, содержащееся в потоке пара. Это? процесс протекает у поверхности подложки, на которую и осаждается образующееся соединение. Например, при переносе S1O2 в потоке более летучего соединения SiO происходят следующие реакции:
Si (конДенс. Сост;) + Si02 (конденс. cocT.)->2SiO (газообр. фаза)
2SiO (газообр. фаза) + Оа(газообр. фаза)—^2Si02 (конденс. сост.).
Среди различных химических транспортных реакций наиболее широко применяется реакция диспропорционированйя, при этом чаще всего проводится диспропорционирование галогени-дов. Перенос металла, находящегося в твердой фазе, сопровождается его химическим взаимодействием при высокой температуре с нарами галогенида, в котором этот металл находится в высшей из характерных для него степеней валентности. В результате образуется летучий галогенид, имеющий более низкое валентное состояние, который, поступая в низкотемпературную зону системы, разлагается с образованием летучего галогенида металла в высшей степени валентности и твердой металлической фазы. Этот галогенид снова возвращается в высокотемпера-
Методы осаждения тонких пленок
99
турную зону системы, где размещается исходное вещество. Таким образом, данная система может работать по принципу замкнутого цикла. Ниже в качестве типичного примера рассмотрен процесс осаждения кремния в парах иода [110]:
Si (конденс. сост.) + 212 (газообр. фаза) 1-"°- С-+ Sil4 (газообр. фаза),
поо°с
Si (конденс. сост.) + Sil4 (газообр. фаза)-> 2SiI2 газообр. фаза),
900°с
2SiI2 (газообр. фаза)-----> Si (конденс. сост.) + Sil4 (газообр. фаза).
Дополнительное преимущество процесса осаждения с применением транспортной реакции состоит в возможности очистки исходного вещества при условии, что давление паров иодидов основных загрязняющих примесей, содержащихся в материале источника, значительно отличается от давления паров осаждаемого вещества (это условие выполняется для трех рассмотренных выше реакций).
Транспортные реакции происходят в тех случаях, когда прямая реакция является окислительной, а обратная — восстановительной:
2Ga (конденс. сост.) + Н20 (газообр. фаза) Ga20 (газообр. фаза) +
+ Н2 (газообр. фаза),
Ge (конденс. сост.) + Н20 (газообр. фаза) GeO (газообр. фаза) +
-f Н2 (газообр. фаза).
Можно отметить, что транспортные реакции позволяют проводить газовое травление (например, германия или кремния парами НС1 [111, 112] и АЬОз фторированными углеводородами [98]) для устранения загрязнений и поврежденного слоя поверхности подложки перед осаждением эпитаксиальных пленок, а также для утоныпения слоя конденсата с целью получения тонкой пленки [108].
2.3.4.2 Физические аспекты
2.3.4.2а. Типы систем. Основные функции систем химического осаждения тонких пленок из паровой фазы состоят в следующем: 1) генерация химически активных паров; 2) подвод, контроль расхода и продолжительности поступления в реактор разбавителя и реакционноспособных газов; 3) подвод энергии для активации реакции, в результате которой образуется тонкая пленка необходимого материала; 4) выведение из высокотемпературной зоны побочных продуктов реакции и их нейтрализация.
Существуют различные типы систем химического осаждения из паровой фазы, от очень простых лабораторных установок
100
Глава 2
до сложных, полностью автоматизированных промышленных реакторов, снабженных электронными системами управления и вычислительной техникой. Существуют системы осаждения как замкнутого типа, в которых химически активные вещества полностью регенерируют и используются повторно, так и открытого типа, требующие постоянного подвода извне материала источника извлечения продуктов реакции.
