Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
Si Si02 0,04 М KN03, N-метилацетамид 7,0 560 0,35 (2 . . . 6)-10’ 0,22 [157, 158, 160]
Zr Zr02 0,1 М H2S04 (0 °С) 10,0 — 1,2 ... 3,0 (2 . . . 4)- 10е — [1601
Методы осаждения тонких пленок
126
Глава 2
лемы не возникает при проведении анодирования в режиме постоянного тока, когда толщина получаемой пленки прямо пропорциональна продолжительности процесса. Однако при увеличении толщины оксидной пленки падение напряжения на ней неизбежно возрастает. Предельные значения напряжения и, следовательно, толщины пленки достигаются к моменту ее пробоя. Предельная толщина пленок для различных металлов приведена в табл. 2.11.
Возможность получения сплошных пленок зависит от pH электролита. При очень высокой или очень низкой кислотности ванны пленки будут растворяться в процессе роста, что приведет к образованию пористой структуры [154]. При оптимальном значении pH сплошные анодные оксидные пленки могут быть получены на различных металлах, включая А1, Та, Nb, Si, Ti и Zr. Конечная толщина пленки определяется видом металла, приложенным напряжением, температурой ванны и временем, в течение которого металл находится в электролите. Конечная толщина пленки, выращиваемой в режиме постоянного тока, зависит, в частности, от степени чистоты подложки и электролита, поскольку наличие примесей вызывает пробой пленки при более низком напряжении.
В настоящее время установлено, что при анодировании Та, Al, Nb и Si ионы металла и кислорода обладают приблизительно одинаковой подвижностью. Что касается анодирования Zn, то рост анодной пленки обусловлен переносом ионов кислорода [155].
При анодировании образуются сплошные оксидные пленки аморфной структуры, повторяющие рельеф поверхности подложки.
Анодирование полупроводников играет важную роль в производстве приборов и применяется для очерчивания границ структуры и областей расположения р—n-переходов, пассивации поверхности полупроводниковых приборов и создания оксидных пленок для приборов со структурой металл — оксид — полупроводник. Анодирование Ge [156] и Si [157, 158] проводят для получения оксидов этих веществ. При анодировании Cd [159] и Bi в сульфидной ванне получают поликристаллические пленки соответственно п-CdS и n-Bi2S3. Процесс анодирования можно осуществлять как при постоянном напряжении, так и при постоянном токе.
В табл. 2.11 приведены составы электролитов и параметры процесса анодирования различных металлов.
2.3.8 Электрофорез
При проведении электрофореза на электроде осаждаются электрически заряженные частицы вещества, диспергированные в жидкой среде. Только что осажденные покрытия представляют
Методы осаждения тонких пленок
127
собой рыхлые пленки, механически не связанные с поверхностью подложки. Для получения плотных и механически прочных покрытий с высокой адгезией требуется их дальнейшая обработка. Обычно она включает уплотнение пленки под давлением и термообработку, при которой удаляются остатки суспензии и происходит спекание частиц пленки.
Электрофорез обеспечивает широкие возможности для осаждения как проводящих, так и непроводящих материалов, в том числе металлов, сплавов, солей, оксидов, тугоплавких соединений, полимеров и многослойных структур. Особые преимущества этого метода состоят в следующем: 1) практически любое порошкообразное вещество может быть осаждено на любую проводящую подложку; 2) даже при сложной форме подложки получаемая пленка однородна по толщине; 3) возможно осаждение очень толстых покрытий, причем данный метод обеспечивает прецизионный контроль толщины; 4) при совместном осаждении нескольких веществ можно регулировать их относительную концентрацию; 5) продолжительность периода осаждения очень мала и составляет, как правило, от нескольких секунд до нескольких минут; 6) отходы осаждаемого вещества отсутствуют.
2.3.8.1 Особенности метода
Теоретическое рассмотрение процесса осаждения проведено рядом исследователей [163—166]. При использовании данного метода требуется приготовление коллоидного раствора осаждаемого вещества. Частицы, образующие дисперсную фазу, полу* чают либо путем измельчения крупнозернистого порошка с образованием частиц, имеющих размеры, характерные для коллоидов (от 1 до 500 нм), либо посредством Соединения очень мелких частиц, обычно ионов или молекул, в более крупные образования необходимого размера. В первом случае для получения мелких частиц вещества диспергированный в растворителе порошок (после его предварительного просеивания для отделе-ния'частиц необходимого исходного размера) дробят с помощью шаровой мельницы. В качестве дисперсионной среды применяют органические растворители, например ацетон или метиловый, Этиловый и пропиловый спирты. Для того чтобы измельченные частицы порошка разделить в соответствии с их размерами на фракции, суспензии дают возможность отстояться в течение определенного времени, рассчитываемого с помощью закона Стокса. Частицы необходимого размера выделяют из жидкой фазы путем центрифугирования, а затем полученный порошок соединяют с другим растворителем для приготовления коллоидного раствора, используемого* при электрофорезе. Частицы, смешанные с растворителем, самопроизвольно приобретают электрический заряд.
