engleski

GIXRD analysis of amorphous-nanocrystalline silicon thin films

Amorfno-nanokristalni silicij u obliku tankih filmova je potencijalno interesantan materijal za primjenu u fotonaponskoj pretvorbi u solarnim ćelijama nove generacije. Dobra optička svojstva su posljedica strukture na nanometarskoj skali: uređenih domena nanokristalnog silicija nanonematarskih dimenzija uronjenih u matricu amorfnog silicija. Tanki filmovi amorfno-nanokristalnog silicija sa vodikom (a-nc-Si:H) debljine 50-300 nm pripravljeni su metodom PECVD (eng. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) koristeći smjesu plinova silana i vodika kao radni plin. Najprije je na staklenu podlogu pripravljen tanki sloj potpuno amorfnog silicija sa vodikom (a-Si:H), a tek onda na vrh sloj amorfno-nanokristalnog slicija. Struktura a-nc-Si:H je istražena koristeći metodu raspršenja X-zraka pod malim kutom (eng. Grazing Incidence X-ray Diffraction - GIXRD). GIXRD eksperiment je napravljen na MCX eksperimentalnoj liniji sinkrotrona Elettra koristeći X-zračenje energije 8 keV. Intenzitet raspršenog zračenja snimljen je za nekoliko različitih vrijednosti upadnog kuta, počevši od kritičnog kuta potpune vanjske refleksije za silicij, te povečavajući upadni kut u malim koracima. Na taj način sa promjenom upadnog kuta dobivena je informacija o strukturi sloja na različitim udaljenostima od površine uzorka. Na dobivenim difraktogramima ističu se Braggovi difrakcijski maksimumi karakteristični za kristalni silicij (c-Si) superponirani na široke maksimume karakteristične za amorfni silicij. Analizom profila difrakcijskih maksimu kristalnog silicija dobivene su informacije o raspodjeli veličine uređenih nanokristalnih domena, volumni udjel amorfne-kristalne faze te udjela kristalnih defekata. Ovi rezultati uspoređeni su sa rezultatima dobivenim transmisijskom elektronskom mikroskopijom visokog razlučivanja (HRTEM), te sa optičkim mjerenjima u spektralnom intervalu karakterističnom za funkcioniranje solarnih ćelija. Također je razmotrena i moguća primjena u solarnim ćelijama nove generacije.

GIXRD; silicon; nanocrystalls

nije evidentirano