1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 25
Текст из файла (страница 25)
2) Характеристики электролитической ванны. Важную Методы осеждения тонких пленок роль в процессе осаждения играет состав ванны. Основным параметром, определяющим процесс осаждения пленок, является состав электролита, который служит источником ионов, имеющих простую форму или образующих комплексное соединение. В зависимости от характера процесса осаждения (он может протекать на катоде или на аноде) значительное влияние на структуру образующейся пленки оказывают свойства либо анионов, либо катионов, причем это влияние усиливается, если на поверхности раздела электрода и электролита существуют избирательно адсорбированные ионы, образующие часть внутренней области двойного слоя.
Молекулы некоторых органических соединений, содержащиеся во внутренней части двойного слоя, играют такую же роль, как и адсорбированные ионы. В некоторых случаях в ванну добавляют поверхностно-активные вещества, улучшающие смачивание поверхности катода электролитом, бла. годаря чему с поверхности удаляются пузырьки водорода и предотвращается коррозия, которая происходит при выделении водорода в процессе катодного осаждения. Если электролит не обладает достаточно высокой электропроводностью, в него вводят кислоты, щелочи или соответствующие соли, которые имеют высокую ионизирующую способность и позволяют изменять электропроводность электролита, а также регулировать рН ванны.
Значением рН определяется общая электропроводность электролита с введенными в него добавками. Однако необходимо выбрать оптимальное значение рН, поскольку при очень низких рН будет происходить лишь выделение водорода, а при чрезмерно высоких рН осажденное вещество может содержать включения гидроксида. Температура ванны влияет иа диффузию ионов, конвекционные токи, состав и устойчивость комплексных соединений, а также на процесс разложения добавок (если они применяются). 3) Форма электрода.
Распределение тока по поверхности электрода и, следовательно, степень однородности осаждаемой пленки зависят от формы активного электрода. Более высокая плотность тока по краям электрода, а также на выпуклых участках поверхности, и более низкая — на участках. содержащих трещины и углубления, приводит к тому, что толшина пленки увеличивается по направлению к краям. 4) Встречный электрод. Встречный электрод, обычно непосредственно ие участвующий в осаждении пленки, необходим для получения замкнутой электрической цепи. Однако в некоторых случаях он может использоваться для пополнения электролита ионами осаждаемого вещества, 5) Леремешивание электролита.
Создавая в ванне с помощью внешнего перемешиваюшего устройства конвекционные токи, можно уменьшить вероятность возникновения концентрационного перенапряжения. Гаева 2 х!в 2.3.6.2 Обвести применения 2.3.б.уа Электроосаждение металлов. Для получения контактов к солнечным элементам можно проводить электроосаждение различных металлов, в том числе Сц, Ая, Ап, К)з и Рд. Серебро, как материал с исключительно высокой электропроводностью, в наибольшей степени подходит для изготовления контактов.
Однако, учитывая способность серебра окисляться в атмосферных условиях, его защищают слоями Ап или КЬ. Пленки электроосажденного индия часто используются в качестве источника акцепторной примеси при изготовлении транзисторов на основе Ое и ОаАз !141 — 143]. 2.3.6.25. Электроосаждение сплавов !144]. Ионы благородных металлов осаждаются более эффективно по сравнению с ионами неблагородных металлов. Вследствие этого в процессе совместного осаждения металлов при получении сплавов необходимо, чтобы у поверхности раздела катода и электролита концентрация металла с меньшей химической активностью была значи тельно ниже.
С этой целью используют электролитическую ванну, в которой относительная концентрация благородного металла меньше, чем его ожидаемая концентрация в осажденной пленке. При совместном осаждении двух металлов электродные потенциалы для ионов обоих видов должны иметь близкие значения (260 мВ). В табл.
2.10 приведены типичные составы ванн и параметры процесса электролитического осаждения при получении различных металлов и сплавов, обычно применяемых в производстве солнечных элементов !144 — !46]. 2.3.б.2с, Электроосаждение полупроводников. Пленки селе- нида и теллурида кадмия получают совместным осаждением на проводящие подложки кадмия и селена или кадмия и теллура.
Для осаждения пленок Сдлс на титановые подложки Хоудс и др. !!47] применяли кислый раствор С6604 и ЯеОя Данаэр и Лион !148] осаждали пленки СдТе при постоянном напряжении на электролитической ячейке, состоящей из двух секций, с использованием в качестве анолита 2 М Н,ВО .
а в качестве католита — раствор, содержащий 0,01М Н,ТеОм 1,5М НяБО, и 0,22М Сс1$0,; при осаждении применялись платиновый анод, титановый катод, а соединение секций осуществлялось с помощью переходной ячейки, наполненной солевым раствором агара в хлористом калии. Ьаранским и Фосэтом !149] предложен новый способ получения на различных проводящих подложках тонких полупроводниковых пленок халькогенидов, таких, как СдЬ, НцЯ, РЬЬ, Т!яЯа В!гБм СияЬ, )ч!Я, СоЬ и Сббе. Авторы использовали электролит, в состав которого входили соль соответствующего металла н сера или селен в элементарной форме, растворенные Методы осаждения тонких пленок 100 2,00 1,96 80 н 1,92 И 2,00 ы 1,96 1,96 ЕО 5 8 12 Пяежиссмь еже, мА ° см т 20 О 4 8 12 Время, иен Рис.
2.21. Особенности пропесса роста (а) и зависимость состава пленок Сптз, получаемых методом электроосаждения, от температуры и плотности тока при различной продолжительности процесса (б) [1811. в безводном растворителе, например в диметилформамиде, диметилсульфоксиде или этиленгликоле. Выделяющийся на катоде .металл сразу же взаимодействует с растворенными серой или селеном, в результате чего образуется необходимый халькогенид. Для создания солнечных элементов со структурой СП25— Сс(5 Накаяма и др. [150] проводили электроосаждение Спту на керамическую пластину, покрытую слоем С45.
Процесс электроосаждения, сопровождаюшийся химической реакцией в поверхностном слое тонкой пленки Сг(5, был усовершенствован Саксена и др. [151], использовавшими простую электролитическую ячейку с медным анодом и катодом из Сс(5, а в качестве электролита примепявшимн СПКОе Авторы исследовали зависимость состава пленок сульфида меди от значения рН, концентрации электролита, температуры ванны и плотности катодного тока.
Рис. 2.21 иллюстрирует ход процесса осаждения, а также зависимость состава пленок от температуры и плотности тока при использовании ванны типичного состава. При температуре 55... 55 'С и плотности тока 2,5...5 мА/смз осаждаются пленки, состав которых в наибольшей степени приближается к стехиометрическому. Для объяснения особенностей процесса осаждения было выдвинуто представление о наличии двух конкурирующих реакций: химической ионообменной и электрохимиче- Глава 2 Таблица 2.70.
Типичный состав ванн и параметры процессов электро Состое ванны Металл плп силов Температура, 'С Калвчество вещества г/л Компоненты Электролитическое Сп СпСИ !чаС!ч или КС!ч сча~СОэ 15 23 15 41 .. 60 ! Цианистая ванна 188 48 75 32 ... 43 Пирофос- фатная ванна 50... 60 !5...90 Ап 25... 70,: ! %елочная ванна Кислотная ванна 40 ... 70 Сплав 60% 5п, 40 вуо РЬ 30 45 Р Д ((4 Нв)4 В те (4НвВ Сп8О4 5Н40 Кислотная Сп в свободном виде ) Серная кислота ванна Снв ь (Р От(4- (НО,,'1- Аммиак Ортофосфат АйСН Ай в свободном виде Общее количество КСХ КОИ в свободном виде К Сое КАп(С!ч14 Ап в свободном виде КС(т( К СО, К,НРО КОН КАп(С(4!в Ап в свободном виде К НОв Р04 Хелаты дополнительный по.
лировочный абсент Олово Свинеп НВГ4 Пептон 22 ... 38 150 ... 250 5...!О 1...3 (70... 970 30... 55 24... 44 50 ... 78 20 ... 28 35... 50 6...235 4...6 !5 ... 90 0... 30 0... 45 0... 30 3... 23,5 2...16 0...!00 10... 200 0.. 10 60 25 100 5.0 Методы осаждения тонких пленок 121 литического и химического осаждения пленок металлов и сплавов Плотность тока. А/дм' рН Литература Катод Анод осаждение — 3: 1 [144[ 1,0 ...
3,2 0,5 ... 1,0 6 [145! 3...5 1,7 8,1 ... 8,4 [146[ 0,5 ... 1,5 ! 145! 0,2 ... 1 6...8 0,1 ... 0,5 3...6 3,2 [144[ 9,2 1,1 ... 8,6 0,5 ... 2,5 Неприменна на наине, В 2,2 ... 4,3 1,4 ... 4 0,5 ... 1,5 Отношение олоитадей анода и катода 1:1 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
