1. Awọn ilana akọkọ ti pilasima ti o ni ilọsiwaju ifasilẹ ikemika
Pilasima imudara ikemi orule (PECVD) jẹ imọ-ẹrọ tuntun fun idagbasoke ti awọn fiimu tinrin nipasẹ iṣesi kemikali ti awọn nkan gaasi pẹlu iranlọwọ ti pilasima itujade didan. Nitoripe imọ-ẹrọ PECVD ti pese sile nipasẹ itusilẹ gaasi, awọn abuda ifa ti pilasima ti kii ṣe iwọntunwọnsi ni lilo imunadoko, ati ipo ipese agbara ti eto ifaseyin ti yipada ni ipilẹṣẹ. Ni gbogbogbo, nigbati a lo imọ-ẹrọ PECVD lati mura awọn fiimu tinrin, idagbasoke ti awọn fiimu tinrin ni akọkọ pẹlu awọn ilana ipilẹ mẹta ti o tẹle.
Ni akọkọ, ni pilasima ti kii ṣe iwọntunwọnsi, awọn elekitironi ṣe pẹlu gaasi ifasẹyin ni ipele akọkọ lati decompose gaasi ifaseyin ati dagba idapọ awọn ions ati awọn ẹgbẹ ti nṣiṣe lọwọ;
Ni ẹẹkeji, gbogbo iru awọn ẹgbẹ ti nṣiṣe lọwọ tan kaakiri ati gbigbe si dada ati ogiri fiimu naa, ati awọn aati Atẹle laarin awọn reactants waye ni akoko kanna;
Lakotan, gbogbo iru awọn ọja ifasẹyin akọkọ ati atẹle ti o de dada idagba jẹ adsorbed ati fesi pẹlu dada, pẹlu itusilẹ atunkọ ti awọn ohun elo gaseous.
Ni pataki, imọ-ẹrọ PECVD ti o da lori ọna itusilẹ didan le jẹ ki gaasi ionize lati ṣe pilasima labẹ itara ti aaye itanna ita. Ni pilasima itujade didan, agbara kainetik ti awọn elekitironi ti o yara nipasẹ aaye ina ita jẹ igbagbogbo nipa 10ev, tabi paapaa ga julọ, eyiti o to lati run awọn asopọ kemikali ti awọn ohun elo gaasi ifaseyin. Nitorinaa, nipasẹ ijamba inelastic ti awọn elekitironi agbara-giga ati awọn ohun elo gaasi ifaseyin, awọn moleku gaasi yoo jẹ ionized tabi ti bajẹ lati gbe awọn ọta didoju ati awọn ọja molikula jade. Awọn ions rere ti wa ni isare nipasẹ ion Layer iyarasare aaye ina ati collide pẹlu awọn oke elekiturodu. Aaye itanna kekere ion tun wa nitosi elekiturodu isalẹ, nitorinaa sobusitireti tun wa ni bombarded nipasẹ awọn ions si iye kan. Bi abajade, nkan didoju ti iṣelọpọ nipasẹ jijẹ tan kaakiri si odi tube ati sobusitireti. Ninu ilana ti fiseete ati itankale, awọn patikulu ati awọn ẹgbẹ wọnyi (awọn ọta didoju kemikali ti nṣiṣe lọwọ ati awọn ohun alumọni ni a pe ni awọn ẹgbẹ) yoo faragba iṣesi moleku ion ati iṣesi moleku ẹgbẹ nitori ọna ọfẹ apapọ kukuru. Awọn ohun-ini kemikali ti awọn nkan ti nṣiṣe lọwọ kemikali (nipataki awọn ẹgbẹ) ti o de sobusitireti ati ti adsorbed ti nṣiṣe lọwọ pupọ, ati pe fiimu naa ti ṣẹda nipasẹ ibaraenisepo laarin wọn.
2. Kemikali aati ni pilasima
Nitori iwunilori ti gaasi ifaseyin ninu ilana itusilẹ didan jẹ ikọlu elekitironi, awọn aati alakọbẹrẹ ninu pilasima jẹ oriṣiriṣi, ati ibaraenisepo laarin pilasima ati dada ti o lagbara tun jẹ eka pupọ, eyiti o jẹ ki o nira diẹ sii lati kawe ẹrọ naa. ti ilana PECVD. Nitorinaa, ọpọlọpọ awọn eto ifaseyin pataki ti jẹ iṣapeye nipasẹ awọn adanwo lati gba awọn fiimu pẹlu awọn ohun-ini pipe. Fun ifisilẹ ti awọn fiimu tinrin ti o da lori ohun alumọni ti o da lori imọ-ẹrọ PECVD, ti ẹrọ ifasilẹ le ṣe afihan jinna, oṣuwọn ifisilẹ ti awọn fiimu tinrin ti o da lori ohun alumọni le pọ si pupọ lori ipilẹ ti aridaju awọn ohun-ini ti ara ti o dara julọ ti awọn ohun elo.
Ni lọwọlọwọ, ninu iwadi ti awọn fiimu tinrin ti o da lori silikoni, silane ti fomi hydrogen (SiH4) jẹ lilo pupọ bi gaasi ifaseyin nitori iye kan ti hydrogen wa ninu awọn fiimu tinrin ti o da lori silikoni. H ṣe ipa pataki pupọ ninu awọn fiimu tinrin ti o da lori silikoni. O le kun awọn ìde purpili ninu awọn ohun elo be, gidigidi din abawọn agbara ipele, ati awọn iṣọrọ mọ awọn valence elekitironi Iṣakoso ti awọn ohun elo Niwon spear et al. Ni akọkọ ṣe akiyesi ipa doping ti awọn fiimu tinrin silikoni ati pese ipade PN akọkọ ninu, iwadii lori igbaradi ati ohun elo ti awọn fiimu tinrin ti o da lori ohun alumọni ti o da lori imọ-ẹrọ PECVD ti ni idagbasoke nipasẹ awọn fifo ati awọn opin. Nitorinaa, iṣesi kemikali ni awọn fiimu tinrin ti o da lori ohun alumọni ti a fi silẹ nipasẹ imọ-ẹrọ PECVD yoo jẹ apejuwe ati jiroro ni atẹle.
Labẹ ipo idasilẹ didan, nitori awọn elekitironi ti o wa ninu pilasima silane ni diẹ sii ju agbara EV pupọ, H2 ati SiH4 yoo bajẹ nigbati wọn ba kọlu nipasẹ awọn elekitironi, eyiti o jẹ ti iṣesi akọkọ. Ti a ko ba ṣe akiyesi awọn ipinlẹ igbadun agbedemeji, a le gba awọn aati ipinya wọnyi ti sihm (M = 0,1,2,3) pẹlu 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)
Ni ibamu si awọn boṣewa ooru ti gbóògì ti ilẹ ipinle moleku, awọn okunagbara ti a beere fun awọn loke dissociation lakọkọ (2.1) ~ (2.5) ni 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV ati 4.5 EV lẹsẹsẹ. Awọn elekitironi agbara giga ni pilasima tun le faragba awọn aati ionization wọnyi
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)
Agbara ti a beere fun (2.6) ~ (2.9) jẹ 11.9, 12.3, 13.6 ati 15.3 EV lẹsẹsẹ. Nitori iyatọ ti agbara ifaseyin, iṣeeṣe ti (2.1) ~ (2.9) awọn aati jẹ aiṣedeede pupọ. Ni afikun, sihm ti a ṣẹda pẹlu ilana ifaseyin (2.1) ~ (2.5) yoo gba awọn aati atẹle atẹle si ionize, bii
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Ti iṣesi ti o wa loke ba waye nipasẹ ọna ilana elekitironi kan, agbara ti a beere jẹ nipa 12 eV tabi diẹ sii. Ni wiwo otitọ pe nọmba awọn elekitironi agbara-giga loke 10ev ni pilasima ionized alailagbara pẹlu iwuwo elekitironi ti 1010cm-3 jẹ iwọn kekere labẹ titẹ oju-aye (10-100pa) fun igbaradi ti awọn fiimu ti o da lori silikoni, Akopọ naa iṣeeṣe ionization jẹ gbogbo kere ju iṣeeṣe iṣesi. Nitorinaa, ipin ti awọn agbo ogun ionized ti o wa loke ni pilasima silane jẹ kekere pupọ, ati pe ẹgbẹ didoju ti sihm jẹ gaba lori. Awọn abajade itupale ọpọ julọ tun jẹri ipari yii [8]. Bourquard et al. Siwaju sii tọka si pe ifọkansi ti sihm dinku ni aṣẹ ti sih3, sih2, Si ati SIH, ṣugbọn ifọkansi ti SiH3 jẹ pupọ julọ ni igba mẹta ti SIH. Robertson et al. Ijabọ pe ninu awọn ọja didoju ti sihm, silane mimọ ni a lo ni pataki fun idasilẹ agbara-giga, lakoko ti sih3 jẹ lilo ni pataki fun idasilẹ agbara kekere. Ilana ti ifọkansi lati giga si kekere jẹ SiH3, SiH, Si, SiH2. Nitorinaa, awọn paramita ilana pilasima ni ipa lori akopọ ti awọn ọja didoju sihm.
Ni afikun si ipinya ti o wa loke ati awọn aati ionization, awọn aati keji laarin awọn ohun elo ionic tun ṣe pataki pupọ.
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Nitorinaa, ni awọn ofin ti ifọkansi ion, sih3 + jẹ diẹ sii ju sih2 +. O le ṣe alaye idi ti awọn ions sih3 + diẹ sii ju sih2 + ions ni pilasima SiH4.
Ni afikun, ifaseyin ijamba atomiki molikula yoo wa ninu eyiti awọn ọta hydrogen ninu pilasima gba hydrogen ni SiH4
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
O jẹ iṣesi exothermic ati aṣaaju fun dida si2h6. Dajudaju, awọn ẹgbẹ wọnyi kii ṣe ni ipo ilẹ nikan, ṣugbọn tun ṣe itara si ipo igbadun ni pilasima. Awoye itujade ti pilasima silane fihan pe awọn ipo itusilẹ itusilẹ ti a gba ni ireti wa ti Si, SIH, h, ati awọn ipinlẹ itara gbigbọn ti SiH2, SiH3
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹrin Ọjọ 07-2021