1. Prìomh phròiseasan plasma leasaichte tasgadh bhalbhaichean ceimigeach
Is e teicneòlas ùr a th’ ann an tasgadh bhalbhaichean ceimigeach leasaichte plasma (PECVD) airson fàs fhilmichean tana tro ath-bhualadh ceimigeach de stuthan gasach le cuideachadh bho plasma sgaoilidh glow. Leis gu bheil teicneòlas PECVD air ullachadh le sgaoileadh gas, tha feartan ath-bhualadh plasma neo-chothromach air an cleachdadh gu h-èifeachdach, agus tha modh solarachaidh lùth siostam freagairt air atharrachadh gu bunaiteach. San fharsaingeachd, nuair a thèid teicneòlas PECVD a chleachdadh gus filmichean tana ullachadh, tha fàs filmichean tana gu ìre mhòr a’ toirt a-steach na trì pròiseasan bunaiteach a leanas
An toiseach, anns a’ phlasma neo-chothromach, bidh dealanan ag ath-fhreagairt leis a’ ghas ath-bhualadh sa bhun-ìre gus an gas ath-bhualadh a sgrios agus a’ cruthachadh measgachadh de ianan agus buidhnean gnìomhach;
San dàrna h-àite, bidh a h-uile seòrsa de bhuidheann gnìomhach a ’sgaoileadh agus a’ giùlan gu uachdar agus balla an fhilm, agus bidh na h-ath-bheachdan àrd-sgoile eadar na reactants a ’tachairt aig an aon àm;
Mu dheireadh, tha a h-uile seòrsa de thoraidhean ath-bhualadh bun-sgoile agus àrd-sgoile a ruigeas an uachdar fàis air an adsorbadh agus ag ath-fhreagairt leis an uachdar, an cois ath-sgaoileadh moileciuilean gasach.
Gu sònraichte, faodaidh teicneòlas PECVD stèidhichte air dòigh sgaoilidh glaodh toirt air a ’gas ath-bhualadh ionachadh gus plasma a chruthachadh fo excitation raon electromagnetic taobh a-muigh. Ann am plasma sgaoilidh glow, mar as trice bidh lùth cinneachail dealanan air a luathachadh le raon dealain taobh a-muigh timcheall air 10ev, no eadhon nas àirde, a tha gu leòr airson bannan ceimigeach moileciuil gas reactive a sgrios. Mar sin, tro bhualadh neo-sheasmhach de eleactronan àrd-lùth agus moileciuilean gas reactive, bidh na moileciuilean gas air an ionachadh no air an lobhadh gus dadaman neodrach agus toraidhean moileciuil a thoirt gu buil. Tha na h-ianan dearbhach air an luathachadh leis an ìre ion a tha a’ luathachadh raon dealain agus a’ bualadh leis an dealan àrd. Tha raon dealain ìre ian beag ann cuideachd faisg air an dealan as ìsle, agus mar sin tha an t-substrate cuideachd air a bhomadh le ions gu ìre. Mar thoradh air an sin, bidh an stuth neodrach a thig a-mach le lobhadh a ’sgaoileadh gu balla an tiùba agus an t-substrate. Ann am pròiseas gluasad is sgaoileadh, thèid na gràineanan agus na buidhnean sin (ris an canar buidhnean ris na dadaman neodrach a tha gnìomhach gu ceimigeach agus na moileciuilean) tro ath-bhualadh moileciuil ian agus ath-bhualadh moileciuil buidhne mar thoradh air an t-slighe an-asgaidh cuibheasach goirid. Tha feartan ceimigeach nan stuthan gnìomhach ceimigeach (buidhnean sa mhòr-chuid) a ruigeas an t-substrate agus a tha air an adsorbed gu math gnìomhach, agus tha am film air a chruthachadh leis an eadar-obrachadh eatarra.
2. Ath-bheachdan ceimigeach ann am plasma
Leis gu bheil excitation gas ath-bhualadh anns a ’phròiseas sgaoilidh glaodh gu ìre mhòr mar thubaist dealanach, tha na h-ath-bheachdan bunaiteach anns a’ phlasma eadar-dhealaichte, agus tha an eadar-obrachadh eadar plasma agus an uachdar cruaidh cuideachd gu math toinnte, a tha ga dhèanamh nas duilghe sgrùdadh a dhèanamh air an uidheamachd. de phròiseas PECVD. Gu ruige seo, chaidh mòran de shiostaman freagairt cudromach ùrachadh le deuchainnean gus filmichean fhaighinn le feartan air leth. Airson tasgadh filmichean tana stèidhichte air silicon stèidhichte air teicneòlas PECVD, ma dh’ fhaodar an uidheamachd tasgaidh fhoillseachadh gu domhainn, faodar an ìre tasgaidh de fhilmichean tana stèidhichte air silicon àrdachadh gu mòr air a ’bhunait gus dèanamh cinnteach à feartan corporra sàr-mhath stuthan.
Aig an àm seo, ann an rannsachadh filmichean tana stèidhichte air silicon, tha silane diluted hydrogen (SiH4) air a chleachdadh gu farsaing mar ghas ath-bhualadh oir tha beagan de hydrogen anns na filmichean tana stèidhichte air silicon. Tha àite glè chudromach aig H anns na filmichean tana stèidhichte air silicon. Faodaidh e na bannan crochte ann an structar an stuth a lìonadh, an ìre lùtha easbhaidheach a lughdachadh gu mòr, agus smachd dealanach valence air na stuthan a thoirt gu buil bho spear et al. Thuig an toiseach buaidh dopaidh filmichean tana silicon agus dh’ ullaich a’ chiad snaim PN a-steach, chaidh an rannsachadh air ullachadh agus cleachdadh fhilmichean tana stèidhichte air silicon stèidhichte air teicneòlas PECVD a leasachadh le leuman is crìochan. Mar sin, thèid an ath-bhualadh ceimigeach ann am filmichean tana stèidhichte air silicon a chaidh a thasgadh le teicneòlas PECVD a mhìneachadh agus a dheasbad anns na leanas.
Fo chumha sgaoilidh glow, leis gu bheil barrachd air grunn lùth EV aig na dealanan anns a’ phlasma silane, bidh H2 agus SiH4 a’ lobhadh nuair a bhuaileas iad le dealanan, a bhuineas don phrìomh fhreagairt. Mura beachdaich sinn air na stàitean brosnachail eadar-mheadhanach, gheibh sinn na h-ath-bheachdan dissociation a leanas de sihm (M = 0,1,2,3) le H
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)
A rèir an teas àbhaisteach ann an cinneasachadh mholacilean stàite talmhainn, is e an lùth a tha a dhìth airson na pròiseasan dissociation gu h-àrd (2.1) ~ (2.5) 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV agus 4.5 EV fa leth. Faodaidh dealanan lùth àrd ann am plasma cuideachd a dhol tro na h-ath-bheachdan ionachaidh a leanas
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)
Is e an lùth a tha a dhìth airson (2.6) ~ (2.9) 11.9, 12.3, 13.6 agus 15.3 EV fa leth. Mar thoradh air an eadar-dhealachadh ann an lùth ath-bhualadh, tha coltachd ath-bheachdan (2.1) ~ (2.9) glè neo-chòmhnard. A bharrachd air an sin, thèid an sihm a chaidh a chruthachadh leis a’ phròiseas ath-bhualadh (2.1) ~ (2.5) tro na h-ath-bheachdan àrd-sgoile a leanas airson ionachadh, leithid
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e → SiH2++2e (2.11)
SiH3+e → SiH3++2e (2.12)
Ma thèid an ath-bhualadh gu h-àrd a dhèanamh le aon phròiseas dealanach, tha an lùth a tha a dhìth timcheall air 12 eV no barrachd. Leis gu bheil an àireamh de eleactronan àrd-lùth os cionn 10ev anns a’ phlasma le ianachadh lag le dùmhlachd dealanach de 1010cm-3 gu ìre mhath beag fon chuideam àile (10-100pa) airson ullachadh filmichean stèidhichte air sileacon, An tionalach tha coltachd ionization sa chumantas nas lugha na an coltachd excitation. Mar sin, tha a 'chuibhreann de na companaidhean ionized gu h-àrd ann am plasma silane glè bheag, agus tha a' bhuidheann neodrach de sihm gu mòr. Tha toraidhean mion-sgrùdadh mòr-speactram cuideachd a’ dearbhadh a’ cho-dhùnaidh seo [8]. Bourquard et al. Chomharraich cuideachd gun do lùghdaich an dùmhlachd de sihm ann an òrdugh sih3, sih2, Si agus SIH, ach bha an ìre de SiH3 trì tursan nas àirde na SIH. Robasdan et al. Chaidh aithris, ann am bathar neodrach sihm, gu robh silane fìor-ghlan air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson sgaoileadh cumhachd àrd, fhad ‘s a bha sih3 air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson sgaoileadh cumhachd ìosal. B’ e an òrdugh dùmhlachd bho àrd gu ìosal SiH3, SiH, Si, SiH2. Mar sin, tha crìochan pròiseas plasma a 'toirt buaidh làidir air co-dhèanamh stuthan sihm neutral.
A bharrachd air na h-ath-bhualaidhean dissociation agus ionization gu h-àrd, tha na h-ath-bheachdan àrd-sgoile eadar moileciuilean ionic cuideachd glè chudromach
SiH2＋+SiH4 →SiH3++SiH3 (2.13)
Mar sin, a thaobh dùmhlachd ion, tha sih3 + nas motha na sih2 +. Faodaidh e mìneachadh carson a tha barrachd ianan sih3 + na ianan sih2 + ann am plasma SiH4.
A bharrachd air an sin, bidh freagairt bualadh atom moileciuil ann far am bi na dadaman hydrogen anns a’ phlasma a’ glacadh an hydrogen ann an SiH4
H+ SiH4 → SiH3+H2 (2.14)
Is e ath-bhualadh exothermic a th’ ann agus ro-ruithear airson si2h6 a chruthachadh. Gu dearbh, tha na buidhnean sin chan ann a-mhàin ann an staid na talmhainn, ach cuideachd air bhioran leis an staid inntinneach anns a 'phlasma. Tha an speactra sgaoilidh de phlasma silane a’ sealltainn gu bheil stàitean eadar-ghluasaid a ghabhas gabhail ris gu optigeach ann an Si, SIH, h, agus stàitean brosnachail crith-thalmhainn SiH2, SiH3
Ùine puist: Giblean-07-2021