1. প্লাজমা বর্ধিত রাসায়নিক বাষ্প জমার প্রধান প্রক্রিয়া
প্লাজমা বর্ধিত রাসায়নিক বাষ্প জমা (PECVD) হল গ্লো ডিসচার্জ প্লাজমার সাহায্যে গ্যাসীয় পদার্থের রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা পাতলা ফিল্মগুলির বৃদ্ধির জন্য একটি নতুন প্রযুক্তি। যেহেতু PECVD প্রযুক্তি গ্যাস নিঃসরণ দ্বারা প্রস্তুত করা হয়, অ-ভারসাম্যহীন প্লাজমার প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্যগুলি কার্যকরভাবে ব্যবহার করা হয় এবং প্রতিক্রিয়া সিস্টেমের শক্তি সরবরাহের মোড মৌলিকভাবে পরিবর্তিত হয়। সাধারণভাবে বলতে গেলে, যখন পাতলা ফিল্ম প্রস্তুত করতে PECVD প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়, তখন পাতলা ছায়াছবির বৃদ্ধিতে প্রধানত নিম্নলিখিত তিনটি মৌলিক প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকে
প্রথমত, ভারসাম্যহীন রক্তরসে, প্রাথমিক পর্যায়ে ইলেকট্রন বিক্রিয়া গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া করে বিক্রিয়া গ্যাসকে পচিয়ে আয়ন ও সক্রিয় গোষ্ঠীর মিশ্রণ তৈরি করে;
দ্বিতীয়ত, সমস্ত ধরণের সক্রিয় গোষ্ঠী ছড়িয়ে পড়ে এবং ফিল্মের পৃষ্ঠ এবং প্রাচীরে পরিবহন করে এবং বিক্রিয়কগুলির মধ্যে গৌণ প্রতিক্রিয়া একই সময়ে ঘটে;
অবশেষে, বৃদ্ধির পৃষ্ঠে পৌঁছানো সমস্ত ধরণের প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি শোষণ করে এবং পৃষ্ঠের সাথে প্রতিক্রিয়া করে, এর সাথে গ্যাসীয় অণুগুলির পুনরায় মুক্তি হয়।
বিশেষত, গ্লো ডিসচার্জ পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে PECVD প্রযুক্তি বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের উত্তেজনার অধীনে প্লাজমা গঠনের জন্য প্রতিক্রিয়া গ্যাসকে আয়নাইজ করতে পারে। গ্লো ডিসচার্জ প্লাজমাতে, বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা ত্বরান্বিত ইলেকট্রনের গতিশক্তি সাধারণত প্রায় 10ev বা তারও বেশি হয়, যা প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাস অণুর রাসায়নিক বন্ধন ধ্বংস করতে যথেষ্ট। অতএব, উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রন এবং প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাসের অণুগুলির স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের মাধ্যমে, গ্যাসের অণুগুলি নিরপেক্ষ পরমাণু এবং আণবিক পণ্য তৈরি করতে আয়নিত বা পচনশীল হবে। ধনাত্মক আয়নগুলি আয়ন স্তর ত্বরিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা ত্বরান্বিত হয় এবং উপরের ইলেক্ট্রোডের সাথে সংঘর্ষ হয়। নীচের ইলেক্ট্রোডের কাছে একটি ছোট আয়ন স্তর বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রও রয়েছে, তাই সাবস্ট্রেটটিও কিছু পরিমাণে আয়ন দ্বারা বোমাবর্ষিত হয়। ফলস্বরূপ, পচন দ্বারা উত্পাদিত নিরপেক্ষ পদার্থ টিউব প্রাচীর এবং স্তরে ছড়িয়ে পড়ে। ড্রিফ্ট এবং ডিফিউশন প্রক্রিয়ায়, এই কণা এবং গোষ্ঠীগুলি (রাসায়নিকভাবে সক্রিয় নিরপেক্ষ পরমাণু এবং অণুগুলিকে গোষ্ঠী বলা হয়) ছোট গড় মুক্ত পথের কারণে আয়ন অণু বিক্রিয়া এবং গ্রুপ অণু প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যাবে। রাসায়নিক সক্রিয় পদার্থের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য (প্রধানত গ্রুপ) যেগুলি সাবস্ট্রেটে পৌঁছায় এবং শোষিত হয় খুব সক্রিয় এবং তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া দ্বারা ফিল্ম গঠিত হয়।
2. প্লাজমাতে রাসায়নিক বিক্রিয়া
যেহেতু গ্লো ডিসচার্জ প্রক্রিয়ায় প্রতিক্রিয়া গ্যাসের উত্তেজনা মূলত ইলেক্ট্রন সংঘর্ষ, প্লাজমাতে প্রাথমিক বিক্রিয়াগুলি বিভিন্ন রকমের হয় এবং প্লাজমা এবং কঠিন পৃষ্ঠের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াও খুব জটিল, যা প্রক্রিয়াটি অধ্যয়ন করা আরও কঠিন করে তোলে। PECVD প্রক্রিয়ার। এখনও অবধি, আদর্শ বৈশিষ্ট্য সহ ফিল্মগুলি পাওয়ার জন্য পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে অনেক গুরুত্বপূর্ণ প্রতিক্রিয়া সিস্টেম অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। PECVD প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা ফিল্মগুলির জমার জন্য, যদি জমা করার প্রক্রিয়াটি গভীরভাবে প্রকাশ করা যায়, তবে উপাদানগুলির চমৎকার শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি নিশ্চিত করার ভিত্তিতে সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা ফিল্মগুলির জমার হার ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করা যেতে পারে।
বর্তমানে, সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা ছায়াছবির গবেষণায়, হাইড্রোজেন ডাইলুটেড সিলেন (SiH4) ব্যাপকভাবে বিক্রিয়া গ্যাস হিসাবে ব্যবহৃত হয় কারণ সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা ছায়াছবিতে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ হাইড্রোজেন থাকে। সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা চলচ্চিত্রগুলিতে H একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এটি উপাদান কাঠামোর মধ্যে ঝুলন্ত বন্ধন পূরণ করতে পারে, ত্রুটির শক্তির স্তরকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করতে পারে এবং সহজেই উপকরণগুলির ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রন নিয়ন্ত্রণ উপলব্ধি করতে পারে যেহেতু বর্শা এট আল। প্রথমে সিলিকন পাতলা ছায়াছবির ডোপিং প্রভাব উপলব্ধি করে এবং প্রথম PN জংশন প্রস্তুত করে, PECVD প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা ছায়াছবির প্রস্তুতি এবং প্রয়োগের উপর গবেষণাটি লাফিয়ে ও সীমানা দ্বারা উন্নত করা হয়েছে। অতএব, পিইসিভিডি প্রযুক্তি দ্বারা জমা করা সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা ফিল্মের রাসায়নিক বিক্রিয়াটি নীচে বর্ণিত এবং আলোচনা করা হবে।
গ্লো ডিসচার্জ অবস্থার অধীনে, যেহেতু সিলেন প্লাজমাতে ইলেক্ট্রনগুলিতে একাধিক EV শক্তি থাকে, তাই H2 এবং SiH4 যখন ইলেকট্রনগুলির সাথে সংঘর্ষ হয় তখন তারা পচে যায়, যা প্রাথমিক প্রতিক্রিয়ার অন্তর্গত। যদি আমরা মধ্যবর্তী উত্তেজিত অবস্থা বিবেচনা না করি, তাহলে আমরা H এর সাথে sihm (M = 0,1,2,3) এর নিম্নলিখিত বিভক্তি বিক্রিয়া পেতে পারি
e+SiH4→SiH2+H2+e (2.1)
e+SiH4→SiH3+ H+e (2.2)
e+SiH4→Si+2H2+e (2.3)
e+SiH4→SiH+H2+H+e (2.4)
e+H2→2H+e (2.5)
স্থল অবস্থার অণুগুলির উত্পাদনের মানক তাপ অনুসারে, উপরের বিভাজন প্রক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজনীয় শক্তিগুলি (2.1) ~ (2.5) যথাক্রমে 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV এবং 4.5 EV। প্লাজমাতে উচ্চ শক্তির ইলেকট্রনগুলিও নিম্নলিখিত আয়নকরণ প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যেতে পারে
e+SiH4→SiH2++H2+2e (2.6)
e+SiH4→SiH3++ H+2e (2.7)
e+SiH4→Si++2H2+2e (2.8)
e+SiH4→SiH++H2+H+2e (2.9)
(2.6) ~ (2.9) এর জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি যথাক্রমে 11.9, 12.3, 13.6 এবং 15.3 EV। প্রতিক্রিয়া শক্তির পার্থক্যের কারণে, (2.1) ~ (2.9) বিক্রিয়ার সম্ভাবনা খুবই অসম। এছাড়াও, বিক্রিয়া প্রক্রিয়া (2.1) ~ (2.5) এর সাথে গঠিত সিহম আয়নাইজ করার জন্য নিম্নলিখিত গৌণ বিক্রিয়াগুলির মধ্য দিয়ে যাবে, যেমন
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
যদি উপরের প্রতিক্রিয়াটি একটি একক ইলেকট্রন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সঞ্চালিত হয় তবে প্রয়োজনীয় শক্তি প্রায় 12 eV বা তার বেশি। 1010cm-3 ইলেকট্রন ঘনত্ব সহ দুর্বলভাবে আয়নিত প্লাজমাতে 10ev-এর উপরে উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রনের সংখ্যা সিলিকন-ভিত্তিক ফিল্ম তৈরির জন্য বায়ুমণ্ডলীয় চাপের (10-100pa) অধীনে তুলনামূলকভাবে কম, এই ক্রমবর্ধমান আয়নকরণের সম্ভাবনা সাধারণত উত্তেজনা সম্ভাবনার চেয়ে ছোট। অতএব, সিলেন প্লাজমাতে উপরোক্ত আয়নিত যৌগগুলির অনুপাত খুবই ছোট, এবং সিহমের নিরপেক্ষ দলটি প্রভাবশালী। ভর বর্ণালী বিশ্লেষণ ফলাফল এছাড়াও এই উপসংহার প্রমাণ [8]. বোরকার্ড এট আল। আরও উল্লেখ করা হয়েছে যে সিহমের ঘনত্ব sih3, sih2, Si এবং SIH এর ক্রমানুসারে হ্রাস পেয়েছে, কিন্তু SiH3 এর ঘনত্ব SIH-এর থেকে সর্বাধিক তিনগুণ ছিল। রবার্টসন এট আল। রিপোর্ট করা হয়েছে যে সিহমের নিরপেক্ষ পণ্যগুলিতে, বিশুদ্ধ সিলেন প্রধানত উচ্চ-শক্তি স্রাবের জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল, যখন sih3 প্রধানত কম-পাওয়ার স্রাবের জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। উচ্চ থেকে নিম্ন পর্যন্ত ঘনত্বের ক্রম ছিল SiH3, SiH, Si, SiH2। অতএব, রক্তরস প্রক্রিয়া পরামিতি দৃঢ়ভাবে sihm নিরপেক্ষ পণ্যের গঠন প্রভাবিত করে।
উপরোক্ত বিচ্ছিন্নতা এবং আয়নকরণ বিক্রিয়া ছাড়াও, আয়নিক অণুর মধ্যে গৌণ বিক্রিয়াও খুবই গুরুত্বপূর্ণ
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
অতএব, আয়ন ঘনত্বের পরিপ্রেক্ষিতে, sih3 + sih2 + এর চেয়ে বেশি। এটি ব্যাখ্যা করতে পারে কেন SiH4 প্লাজমাতে sih2 + আয়নের চেয়ে বেশি sih3 + আয়ন রয়েছে।
এছাড়াও, একটি আণবিক পরমাণুর সংঘর্ষের প্রতিক্রিয়া হবে যেখানে প্লাজমাতে হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি হাইড্রোজেনকে SiH4 তে ক্যাপচার করে।
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
এটি একটি এক্সোথার্মিক বিক্রিয়া এবং si2h6 গঠনের পূর্বসূরী। অবশ্যই, এই দলগুলি কেবল স্থল অবস্থায় নয়, প্লাজমাতে উত্তেজিত অবস্থায়ও উত্তেজিত। সিলেন প্লাজমার নির্গমন বর্ণালী দেখায় যে Si, SIH, h, এবং SiH2, SiH3 এর কম্পনজনিত উত্তেজিত অবস্থার অপটিক্যালি গ্রহণযোগ্য ট্রানজিশন উত্তেজিত অবস্থা রয়েছে।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-০৭-২০২১