Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
При исследовании морфологии границы раздела Cu2S — CdS слой сульфида меди можно удалить травлением в растворе KCN, а затем с помощью вторичных электронов получить изображение обычно закрытой поверхности слоя сульфида кадмия, показанное на рис. 1.9, а.
Пленку Cu2S можно получить, отделяя ее от подложки из CdS [49] путем медленного удаления CdS с помощью химического травителя, в состав которого входят, например, одна часть
концентрированной НС1 и две части Н20. Соляная кислота в первую очередь разрушает слой CdS на границе с подложкой и затем постепенно растворяет его полностью, а свободная пленка Cu2S остается на поверхности раствора. Отделенную пленку Cu2S укрепляют на сетчатой подложке, промывают, сушат, а затем изучают в просвечивающем или растровом электронных микроскопах. Приготовленные таким способом образцы Cu2S можно также исследовать на оптическую прозрачность. Изображение свободной пленки Cu2S, полученное с помощью растрового электронного микроскопа, приведено на рис. 1.9, б.
Еще один способ приготовления образцов [49] состоит в том, что тонкопленочный элемент Cu2S—CdS с помощью компаунда приклеивают к стеклянной пластине поверхностью Cu2S вниз. Подложку, в некоторых случаях вместе с прилегающей к ней частью пленки CdS, осторожно отслаивают. Неот-делившуюся часть пленки CdS затем растворяют
Рис. 1.9. Микроснимки, полученные с помощью растрового электронного микроскопа; а) поверхность раздела Cu2S—CdS после удаления Cu2S травлением в KCN;
б) свободная пленка Cu2S, отделенная от элемента Cu2S— CdS;'
в) поперечное сечение пленкн Cu2S.
Анализ свойств полупроводниковых материалов
25
Таблица 1.1. Характер получаемой информации при различных режимах работы растрового электронного микроскопа [381
Режим Вид регистрируемого сигнала Получаемая информация Пространствен- ная разрешающая способность, нм
Отражение Отраженные электроны Состав, кристаллическая структура 102
Эмиссия Вторичные электроны Топография, напряжение, магнитное и электрическое поля 102 103
Люминесценция Фотоны Состав 102
Проводимость Токи в образце Проводимость в рабочем режиме 102
Поглощение Токи в поглощающем образце Топография 103
Рентгеновское излучение Рентгеновское излучение Состав 103
Просвечивание Прошедшие электроны Кристаллическая структура 1 ... 10
в НС1, в результате чего остается пленка Cu2S, приклеенная к стеклянной пластине. Полученную пленку Cu2S можно исследовать с помощью растрового электронного микроскопа.
Для изучения поперечного сечения перехода Cu2S — CdS элемент предварительно покрывают слоем компаунда или полиэфирной смолой, после чего делается поперечный разрез. Для того чтобы устранить поврежденный слой в области'разреза, образцы шлифуют и полируют. Затем свободную поверхность CdS травят в растворе 1 ч. НС1 — 2 ч. Н20, удаляя при этом с по* лированной поверхности CdS слой толщиной несколько микро-метров, что позволяет добиться более четкого изображения слоя Cu2S и области перехода при исследовании в растровом электронном микроскопе. Микроснимок этого образца, полученный с помощью вторичных электронов, представлен на рис. 1.9, в.
Поскольку в обычных тонкопленочных элементах на основе Cu2S — CdS толщина слоя Cu2S мала (~200 нм), для увеличения эффективной толщины слоя при наблюдении в микроскоп в некоторых случаях создают косой шлиф под очень малым углом к переходу Cu2S — CdS. У образцов с косым шлифом структура перехода исследовалась с помощью растрового электрон-
26
Глава 1
ного микроскопа методом вольтова контраста [48] и при возбуждении катодолюминесценции [47]. Следует также упомянуть работу Тичмарша и др. [50], которые для получения поперечных сечений нескольких многослойных гетероструктур впервые применили метод утоньшения образцов с помощью разбрызгиваемого химического реактива и при использовании растрового электронного микроскопа получили микроснимки дефектов на различных границах раздела.
И наконец, необходимо отметить, что наиболее важные достоинства просвечивающего растрового электронного микроскопа, в котором сочетаются особенности как просвечивающего, так и растрового микроскопов, заключаются в возможности его использования в режимах пропускания и сканирования, а также в более высокой по сравнению с растровым электронным микроскопом разрешающей способности при исследовании поверхности и в возможности получения электронограмм и проведения анализа химического состава областей малого размера (5.. .10 нм).
1.3.2 Анализ состава материалов
Физические методы исследования состава материалов играют более важную роль по сравнению с методами химического анализа. Особый интерес представляют те из них, которые могут быть использованы для изучения готовых приборов.
В основе ряда методов лежит получение характеристик линейчатых спектров рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение с дискретными флуоресцентными спектрами [51] испускают атомы вещества, возбуждаемые жестким рентгеновским излучением. Данный метод, однако, обеспечивает невысокую разрешающую способность в поперечном направлении. Предел разрешения менее 1 мкм в поперечном направлении и по глубине достигается при возбуждении рентгеновского излучения электронами с использованием электронно-зондового микроанализатора в сочетании с растровым или просвечивающим растровым электронными микроскопами [52]. Энергодисперсионный анализ испускаемого рентгеновского излучения выполняется с применением полупроводниковых детекторов, которые имеют больший угол восприятия и более высокую чувствительность, чем спектрометры с кристаллическим диспергирующим элементом. Из-за наличия эффектов упругого рассеяния электронов и вторичной флуоресценции пространственная разрешающая способность этого метода при исследовании массивных образцов ограничена величиной, приблизительно равной 1 мкм. Однако при изучении тонких образцов в просвечивающем растровом электронном микроскопе предел разрешения может быть понижен до 5 нм. Исследование материала с помощью элект-
