1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В первом случае для получе. ния мелких частиц вещества диспергированный в растворителе порошок (после его предварительного просеивания для отделения'частиц необходимого исходного размера) дробят с помощью шаровой мельницы. В качестве дисперсионной среды применяют органические растворители, например ацетон или метиловый, этиловый и пропиловый спирты. Для того чтобы измельченные частицы порошка разделить в соответствии с нх размерами на фракции, суспензии дают возможность отстояться в теченис определенного времени, рассчитываемого с помощью закона Стокса. Частицы необходимого размера выделяют нз жидкой фазы путем центрифугирования, а затем полученный порошок соединяют с другим растворителем для приготовления коллоидного раствора, используемого при электрофорезе.
Частицы, смешанные с растворителем, самопроизвольно приобретают электрический заряд. взВ Глава 2 Во втором случае частицы необходимого размера получают с помощью химической реакции непосредственно в растворителе. Таким способом легко приготовить коллоидные растворы разнообразных веществ, в том числе металлов, таких, как Сц, Ад и Ац, неметаллов, например 5 и Ье, сульфидов, гидроксидов и гидратов оксидов. При любом способе получения коллоидного раствора в него можно вводить поверхностно-активные вещества, изменяющие зарядовое состояние частиц.
Иногда для стабилизации коллоида добавляют небольшое количество полимера. Если связующее вещество, входящее в растворитель, осаждают совместно с порошком, то необходимо применять специальные растворители. Следует отметить, что с помощью электрофореза можно осаждать частицы, размер которых достигает 20 мкм.
Допустимая концентрация коллондных растворов для электрофореза изменяется в широких пределах. Оптимальная концентрация выбирается с учетом площади подложки и необходимой толщины пленки, при осаждении которой должно произойти истощение раствора. При использовании смеси коллоидов проводят совместное осаждение веществ, при этом относительное содержание частиц в образующейся на электроде пленке обычно не отличается от их содержания в растворе.
При осаждении пленок из водных растворов к электродам прикладывают напряжение около 15 В, в то время как применение органических растворителей требует напряжений порядка нескольких сотен вольт. Плотности тока составляют около 1 мА/см'. Для повышения адгезии пленок часто применяют ионообразующие добавки, такие, как ХН4ОН, лимонная кислота и бензойная кислота [167]. Периодическое изменение направления тока [168) позволяет получать более однородные пленки, содержащие меньшее количество пор. 2.3.8.2 Области применения Данный метод используется [169] для осаждения на вольфрамовую проволоку изоляционного покрытия из оксида алюминия.
Уильямс и др. [!70) при осаждении пленок С65 для солнечных элементов со структурой Сцт5 — С68 применяли коллоидный раствор сульфида кадмия, полученного непосредственно в растворителе. Для приготовления этого коллонда авторы пропускали НтБ через водный раствор Сб(СНвСОО)ь При нанесении пленок Хп,С61 „Б в раствор добавляли Еп(СНвСОО)ь Осаждение пленок происходило на аноде из нержавеющей стали после разбавления раствора спиртом при плотности тока 2,56 мА/см' н напряженности поля около 33 В/см.
С помощью электрофореза на различные подложки были нанесены некоторые виды полимероп. Получены покрытия из поли- Методы осаждения тоикик пленок тетрафторэтилена, осажденного как в чистом виде [171, 172), так н в сочетании с керамикой [173)„из полиэтилена [174), а также поливинилхлорида, полиакрилатов и полиметилакрилатов [175, 176). 2.4 Методы осаждения из жидкой фазы Несмотря на то что методы осаждения из жидкой фазы не относятся к тонкопленочным, их считают перспективными методами получения на поверхностях большой площади тонких слоев материала (толщиной несколько микрометров), предназначенных для применения в солнечных элементах. 2.4.1 Эпитаксия из жидкой фазы В основе этого метода лежит осаждение вещества из охлаждаемого раствора на монокристаллическую подложку.
Приготовленный для осаждения раствор приводят в контакт с подложкой либо путем «опрокидывания» печи с раствором, либо посредством погружения подложки в раствор, находящийся в вертикальной печи. Раствор, нагретый до необходимой температуры, насышают предназначенным для осаждения веществом, а затем охлаждают (при контакте с подложкой) с такой скоростью и в течение' такого промежутка времени, которые требуются для получения слоя необходимой толщины. При оптимальных условиях осаждения структура растущего слоя является продолжением структуры монокристаллической подложки. На подложках, по структуре значительно отличающихся от монокрнсталлнческих, трудно выращивать даже поликристаллические слои.
Поскольку при эпитаксии из жидкой фазы осаждаемое вешество находится в растворенном состоянии, данный метод применим лишь в тех случаях, когда растворитель не оказывает неблагоприятного влияния на подложку. Получение полупроводниковых соединений П1 — Ч групп не вызывает проблем, так как растворителями могут служить вещества, входящие в состав этих соединений.
При осаждении Я и бе в качестве растворителя удобно применять вещество легирующей примеси (например, 5п при получении Се). Следует отметить, что методом жидкофазной эпитаксии трудно получать полупроводниковые соединения, содержащие более двух компонентов, в основном вследствие разлнчия их коэффициентов распределения в твердой фазе. Кроме того, наличие растворителя не позволяет точно регулировать состав вырашиваемых слоев.
Метод жидкофазной эпитаксии успешно используется для осаждения соединений П1 — У групп, пригодных по своему качеству для изготовления приборов [177). Вопрос о возможности применения этого метода для получения поликристаллических Глава 2 слоев с крупными ориентированными зернами в качестве материалов для солнечной энергетики до сих пор находится в стадии изучения '>. Хадини и Томасом (178) опубликовано сообщение о разработке нового интересного метода проведения жидкофазной эпитаксии с применением подложек, содержащих параллельные ряды субмикроскопических отверстий, в которых происходит зародышеобразование.
На подложках нз майлара и монокристаллических подложках, покрытых фоторезистом, при осаждении из жилкой (а также из паровой) фазы авторами выращены ориентированные слои триглицеринсульфата. В пленке майлара толщиной 4 мкм с помощью лазера были получены отверстия диаметром около 15 мкм, удаленные друг от друга на расстояние 100 мкм. Отверстия в слое фоторезиста создавались техникой литографии. В дальней>пем необходимо исследовать возможность применения этого несомненно интересного метода для создания солнечных элементов на основе пленок халькогенидов.
2.4.2 Метод вытягивания лент из расплава Метод вытягивания из расплава при быстром последующем охлаждении относится к перспективным методам выращивания ленточного материала и обеспечивает высокую скорость роста ленты, достигающую нескольких метров в секунду. При приведении в контакт содержащегося в формообразователе расплава с вращающимся вытяжным устройством слой жидкости вытягивается в форме ленты. Скорость отверждения расплава и толщина ленты зависят от размеров формообразователя, точной формы слоя расплава при его соприкосновении с поверхностью вращающегося вытяжного устройства, линейной скорости его поверхности н особенностей процесса теплопередачи. При высокой скорости вращения вытяжного устройства этот метод позволяет получать из расплава стеклянные ленты толщиной 1О... 100 мкм при скорости охлаждения около 1О' К/с.
Сотрудниками фирмы 1БМ и лаборатории авторов продемонстрирована возможность применения данного метода для получения быстро отвердевающнх поликристаллических лент кремния с болыпим размером зерен. Кроме того, на основе этих лент изготовлены солнечные элементы с р — и-переходом.
В принципе при одновременном использовании нескольких формообразователей или путем последовательного наращивания лент можно получать широкие кремниевые ленты на проводящих металлических подложках для '> Советские авторы (см, список дополнительной литервтуры] использовзли данный метод для создания эффективных гетерафотопреобрвзоввтелей нз основе врсенидв галлия и успешно испытали их в наземных и космических условиях. — Прим. ред.
Методы осежденнл тонких пленок 1З1 применения в производстве солнечных элементов. Несмотря на простоту этого метода, процесс роста ленты сложным образом зависит от множества параметров, влияние которых исследуется в настоящее время (179 — 180). 2.5 Другие методы осаждения В этом разделе мы кратко ознакомимся с некоторыми новыми или усовершенствованными методами (181), которые позволяют удешевить и упростить процесс осаждения фотоэлектрических материалов на подложки большой плошади.
Поскольку эти методы пока имекзт ограниченную область применения, мы будем их рассматривать со ссылкой на конкретный осаждаемый материал. 2.5.1 Кремний (81) 1. Электрогидродииамичеекий метод. Высокотемпературный элсктрогидродинамический метод осаждения кремния связан с использованием сильного электростатического поля (напряженностью около 10' В/см), которое, будучи приложенным к капиллярной форсунке, создает поток заряженных капель кремния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
