Главная > Тонкопленочные солнечные элементы
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

2.3.2.2 Характерные особенности процесса осаждения пленок из раствора

С кинетической точки зрения процесс роста тонкой пленки состоит в последовательном осаждении ионов халькогенида на те участки погруженной в раствор поверхности, которые содержат зародышевые центры. На начальной стадии осаждения скорость роста пленки очень мала, так как существует скрытый, так называемый инкубационный период, в течение которого в гомогенной системе происходит формирование критических зародышей на чистой поверхности. При наличии зародышевых центров скорость осаждения пленки резко возрастает и продолжает увеличиваться до тех пор, пока не станет равной скорости растворения вещества, другими словами, пока ионное произведение раствора не достигнет произведения растворимости. К этому моменту, как показано на рис. 2.10, рост пленки прекращается. Если поверхность подложки предварительно активировать, то инкубационный период зародышеобразования отсутствует, так как подложка уже содержит зародышевые центры (см. рис. 2.10). Установлено также, что при погружении подложки в раствор до введения комплексообразующего агента толщина образующейся пленки меняется по такому же закону, как и при осаждении пленки на активированную поверхность. Это означает, что условия для образования зародышевых центров обеспечивает сам раствор.

Рис. 2.11. Зависимости толщины пленки осаждаемой на активированную подложку, от продолжительности процесса осаждения при различных концентрациях

Данный вывод иллюстрирует рис. 2.11, на котором показан характер изменения толщины пленок а значения концентрации выбраны в качестве параметра.

Скорость осаждения и конечная толщина пленки зависят от количества зародышевых центров, степени пересыщения раствора (определяемой отношением ионного произведения к произведению растворимости) и степени его однородности, которую повышают перемешиванием раствора. Особенности кинетики осаждения пленки определяются концентрацией и скоростью ионов в растворе, а также параметрами процессов формирования и роста зародышевых центров на поверхности погруженной в раствор подложки. В следующих разделах рассматривается влияние условий осаждения на скорость роста и толщину получаемой пленки.

2.3.2.2а. Состав соли. Кинетические параметры процесса осаждения пленок зависят от вида солей и соединений, являющихся источниками ионов металла и серы. Полагают, что при получении пленок селенидов (с применением селеносульфата натрия) скорость их осаждения уменьшается, а конечная толщина возрастает при использовании сульфата соответствующего металла. Аналогичные изменения происходят и в процессе осаждения пленок при введении в раствор

Рис. 2.12. Кривые зависимостей скорости роста и конечной толщины (2) пленок осаждаемых из раствора, от концентрации ионов серы в исходном соединении [91].

В первом случае ионы образующиеся при растворении сульфата металла, связывают ионы и уменьшают тем самым их концентрацию, во втором случае ионы полученные в результате растворения способствуют понижению концентрации ионов за счет формирования комплексного соединения При одинаковых условиях осаждения пленки сульфидов обычно имеют повышенную скорость роста и большую конечную толщину по сравнению с пленками селенидов соответствующих металлов.

Скорость осаждения и конечная толщина пленок увеличиваются с ростом концентрации ионов двухвалентной серы, если их содержание в растворе невелико. При значительном увеличении концентрации ионов серы в осадок выпадает большее количество вещества и на подложке образуется пленка меньшей толщины. Влияние этого эффекта на процесс осаждения пленок показано на рис. 2.12.

2.3.2.2b. Комплексообразующий агент. При увеличении концентрации комплексных ионов концентрация ионов металла понижается. В результате скорость реакции и, следовательно, количество выпадающего в осадок вещества уменьшается, что приводит к увеличению конечной толщины пленки. Такая закономерность наблюдается для пленок Соответствующие зависимости параметров процесса осаждения пленок приведены на рис. 2.13.

2.3.2.2с. Значение Дополнительное введение в раствор ионов т. е. увеличение его водородного показателя рН, повышает устойчивость комплексного соединения при условии, что

ионы участвуют в комплексообразовании (как происходит в случае использования Следствием уменьшения концентрации свободных ионов металла при повышении рН являются снижение скорости осаждения пленки и увеличение ее конечной толщины. Зависимости скорости осаждения и толщины пленок от рН раствора представлены на рис. 2.14.

Рис. 2.13. Кривые зависимостей конечной толщины и скорости осаждения из раствора (2) пленок от концентрации комплексообразующего агента [95].

Рис. 2.14. Влияние на скорость роста (кривая 1) и конечную толщину (кривая 2) пленок осаждаемых из раствора [43] при температуре ванны

Если ионы не входят в состав комплексного соединения (как, например, при использовании наличие дополнительного количества вызывает выпадение в осадок соответствующего гидроксида. При высоких значениях рН наряду с увеличением концентрации в объеме раствора введение сопровождается выпадением в осадок большого количества в результате чего конечная толщина получаемой пленки уменьшается.

Важный результат, полученный Китаевым и др. [86], состоит в том, что отношение концентраций атомов кадмия и селена в пленках не зависит от рН раствора.

2.3.2.2d. Влияние подложки. В том случае, когда материал подложки и осаждаемое вещество соответствуют друг другу по структуре кристаллической решетки и ее параметрам, скорость осаждения и конечная толщина пленки возрастают. Эту закономерность для пленок осаждаемых на подложки из стекла, меди, полированного монокристаллического кремния и германия, иллюстрирует рис. 2.15. При одинаковых параметрах процесса осаждения скорость роста и толщина

пленок образующихся на поверхности выше, чем на поверхности из-за более точного соответствия параметров кристаллической решетки

Рис. 2.15. Влияние материала подложки на процесс осаждения из раствора пленок [43] при температуре ванны

Рис. 2.16. Влияние температуры ванны на скорость роста (кривая 1) и конечную толщину (кривая 2) пленок осаждаемых из раствора [49].

2.3.2.2е. Влияние температуры ванны и подложки. При повышении температуры раствора диссоциация комплексообразующего агента и соединения, являющегося источником ионов серы, становится более интенсивной. Увеличение концентрации и кинетической энергии ионов металла и серы усиливает их взаимодействие и обеспечивает более высокую скорость осаждения халькогенида металла. При повышении температуры ванны конечная толщина пленки может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от степени пересыщения раствора. Толщина пленки увеличивается при небольшом пересыщении (вследствие повышения концентрации ионов) и уменьшается при довольно сильном пересыщении раствора, которое сопровождается выпадением осадка. Степень пересыщения раствора можно регулировать, изменяя температуру ванны и концентрацию комплексообразующего агента. Зависимости скорости осаждения и конечной толщины пленки от температуры ванны показаны на рис. 2.16.

Следует отметить, что при использовании подложки большей площади общее количество халькогенида, осажденного на

поверхность в виде пленки, возрастает. Кроме того, при повторном погружении в свежий раствор подложки с уже нанесенной пленкой происходит дальнейшее осаждение вещества. Таким образом, при многократном повторении процесса могут быть получены толстые и многослойные пленки.

1
Оглавление
email@scask.ru