Структурная модификация плёнок кремния в процессе роста и легирования

• Автор: Павлов, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 344 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Плёнки микрокристаллического кремния: получение и

применение
1.1. Технология получения аморфного гидрогенизирован-ного кремния как основа для выращивания микрокристаллических пленок
1.1.1.ВЧ разложение силана в плазме тлеющего разряда. Установка для получения пленок аморфного и микрокристаллического кремния
1.1.2. Получение пленок гидрогенизированного аморфного и микрокристаллического кремния. Солнечные элементы на основе а-БкН и тс-БпН
1.2. Влияние параметров осаждения на проводимость пленок тс-81 Проблема получения низкоомного материала

1.2.1. Зависимость проводимости тс-8кН от общего давления

1.2.2. Зависимость проводимости тс-БШ от уровня раз-

бавления силана водородом
1.2.3.Зависимость проводимости пленок тс-8пН от уров-
ня легирования
1.2.4.Зависимость проводимости пленок тс-8пН от мощ-
ности ВЧ - разряда
1.2.5.Зависимость проводимости пленок тс-8пН от тем-
пературы осаждения
1.2.6. Зависимость проводимости пленок тс-8Ш от тол-

1.3. Выводы
Глава 2. Структура пленок микрокристаллического кремния
2.1. Методы исследования структуры
2.1.1. Рамановская спектроскопия
2.1.2. Фазовый анализ на основе рамановского рассеяния... 64 2.1.3.Экспериментальная установка для получения рама-
новских спектров
2.1.4. Просвечивающая электронная микроскопия
2.1.4.1. Препарирование образцов
2.1.4.2. Режимы съемки
2.1.4.3. Применение просвечивающей электронной микроскопии к пленкам микрокристаллического кремния
2.1.5. Атомно-силовая микроскопия в контактном режиме..
2.1.6. Цифровой анализ топограмм
2.2. Экспериментальные результаты структурных исследований
2.2.1. Рамановская спектроскопия
2.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.2.1. Темнопольные изображения
22.2.2. Светлопольные изображения
2.2.2.3. Прямое разрешение решетки
2.2.3. Характеристика поверхности тс-Б! по данным СЗМ..
2.2.4. Электронография пленок тс-
2.4. Выводы
Глава 3. Модификация структуры пленок аморфного кремния.
Кристаллизация

3.1. Структура ближнего порядка в аморфном кремнии
3.2. Кристаллизация плёнок аморфного кремния
3.2.1.Изохронный отжиг
3.2.2.Изотермический отжиг
3.3. Изовалентное легирование кремния углеродом, германием и оловом
3.4. Кристаллизация аморфного кремния, легированного углеродом
3.5. Выводы
Глава 4. Плёнки поликремния: получение и структура
4.1. Получение пленок поликремния методом молекулярно-лучевого осаждения
4.2. Исследование элементного состава и распределения фоновых и легирующих примесей в 1111К, полученных методом сублимации
4.2.1. Элементный состав ППК
4.2.2. Распределение фоновых примесей по толщине ППК..
4.2.3. Распределение легирующих примесей в ППК
4.3. Изменение структуры легированных ППК в зависимости от температуры осаждения в области от 400 до 700°С
4.4. Модели роста зёрен в легированных ППК: теоретическое рассмотрение
4.5. Особенности роста и структура кремниевых пленок, осажденных на окисленные кремниевые
4.6. Исследование структуры плёнок кремния методом ре-зерфордовского обратного рассеяния
4.7. Структура ППК, полученных в процессе кристаллиза-

• Использование кремний-углеродных слоев (a-Sii-xCx:H) в качестве p-окна. Как уже было сказано, этот материал более прозрачен, что позволяет снизить неэффективное поглощение света [28]. Совместное применение текстурированного ТСО и a-SiC:H позволило преодолеть 10-процентный рубеж по к.п.д. в 1982 году [29].
• Еще в 1977 году Стеблером и Вронски была открыта деградация а-Si:H под действием света [30]. Заметное уменьшение к.п.д. солнечных элементов при освещении их в течение некоторого времени потребовало выработки новой стратегии. Теперь уже целью является достижение не максимально возможного начального к.п.д., а некоторого стабилизированного значения, которое устанавливается после длительного использования солнечного элемента. Как эффективное средство на этом пути была принята концепция многослойных (тандемных) структур. Лишь в 1991 году японцам удалось впервые достичь стабилизированного значения к.п.д. в 10% [31].
• В 1996 году был получен еще один мировой рекорд для стабилизированного к.п.д. равный 11.8% на трехстапельной структуре а-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H [32]. Сплав кремния и германия используется здесь как более узкозонный рабочий слой для более эффективной утилизации длинноволновой части спектра солнечного излучения. Заметим, что эта идея вовсе не нова. Еще в 1990 году японцами была предложена конструкция составного элемента (рис. 1.1.6) [33], который имел к.п.д. 16.8%! Другой группе японских авторов удалось в 1997 году достичь к.п.д. в 9.2 % на гетероструктуре ITO/p-type a-Si/i-type a-Si/i-type poly-Si(10pm)/i+-type poly-Si/metal [34]. По их мнению, утилизация длинноволновой части солнечного спектра поликремниевым солнечным элементом