hrvatski

Tanki filmovi amorfno-nanokristalnog silicija: strukturne i optičke osobine

Istražene su strukturne i optičke osobine tankih filmova amorfno-nanokristalnog silicija debljine 100-400 nm pripremljenih kemijskom depozicijom pojačanom radiofrekventnim izbojem u plazmi iz smjese silana i vodika. Promjenom parametara depozicije u odnosu na pripremu slojeva amorfnog silicija što uključuje povišenu snagu izboja (100-180 W/m2) i jako razrijeđenu smjesu silana sa vodikom (94-95 % udio vodika) dobiveni su slojevi a-nc-Si:H sa volumnim udjelom nanokristalne faze od potpuno amorfnog do 38 % udjela (Raman), sa raspodjelom veličine nanokristala čija se prosječna vrijednost kretala u rasponu od 2 do 9 nm i slijedila log-normalnu raspodjelu (HRTEM). Rast slojeva a-nc-Si:H određuju procesi depozicije i jetkanja tako da u početnoj fazi rasta nastaje potpuno amorfan sloj a s vremenom se kroz procese jetkanja stvaraju uređene jezgre iz kojih dalje rastu nanokristali. Tako su pripremljeni slojevi potpuno amorfni uz podlogu, a u smjeru prema površini udio i veličina nanokristala se povećava (GISAXS, GIWAXS). Sa povećanjem udjela nanokristala u amorfnoj matrici povećava se broj defekata na graničnim plohama nanokristala sa amorfnom matricom. Pokazano je da optička svojstva (koeficijent apsorpcije, širina optičkog procjepa) ovisi o volumnom udjelu i veličini nanokristala što je posljedica kvantnih efekata povezanih sa malim dimenzijama nanokristala. Kontroliranjem veličine i udjela nanokristala silicija uronjenih u amorfnu matricu, postignuta je varijacija u širini energijskog procjepa od vrijednosti karakteristične za amorfni silicij (1.7 eV) pa do 2.1 eV za uzorak sa najvećim udjelom nanokristala. Ugradnjom takvih slojeva u sunčeve ćelije postignut je plavi pomak maksimuma kvantne efikasnosti do Δλ = 20 nm u odnosu na amorfni silicij što je uz poboljšanu otpornost na degradaciju efikasnosti tijekom izlaganja svjetlu bitno za primjenu anc- Si:H u sunčevim ćelijama treće generacije.

amorfno-nanokristalni silicij; nanokristali; tanki filmovi; HRTEM; Raman; GIWAXS; GISAXS; PDS; optička svojstva; strukturna svojstva; sunčeve ćelije; kvantna efikasnost

nije evidentirano