1. Hawsha ugu muhiimsan ee kaydinta uumiga kiimikada ee balaasmaha la xoojiyay
Kaydinta uumiga kiimikada ee Balaasmaha oo la xoojiyay (PECVD) waa tiknoolajiyad cusub oo loogu talagalay koritaanka filimada khafiifka ah iyadoo la adeegsanayo falgalka kiimikada ee walxaha gaaska leh iyadoo la kaashanayo balaasmaha dheecaanka dhalaalaya. Maadaama tignoolajiyada PECVD lagu diyaariyo dheecaanka gaaska, astaamaha falgalka ee balaasmaha aan dheelitirnayn ayaa si wax ku ool ah loo isticmaalaa, habka tamarta ee nidaamka falgalkana si aasaasi ah ayaa loo beddelaa. Guud ahaan, marka tignoolajiyada PECVD loo isticmaalo diyaarinta filimada khafiifka ah, koritaanka filimada khafiifka ah waxay inta badan ka kooban tahay saddexda hab ee aasaasiga ah ee soo socda.
Marka hore, balaasmaha aan sinnayn, elektaroonada ayaa la falgala gaaska falgalka marxaladda koowaad si ay u burburiyaan gaaska falgalka oo ay u sameeyaan isku darka ayoonada iyo kooxaha firfircoon;
Marka labaad, dhammaan noocyada kooxaha firfircoon waxay ku faafaan oo u qaadaan dusha sare iyo derbiga filimka, falcelinta labaad ee u dhaxaysa falgalayaasha ayaa isla waqtigaas dhaca;
Ugu dambeyntii, dhammaan noocyada falcelinta aasaasiga ah iyo tan labaad ee gaarta dusha sare ee koritaanka ayaa la nuugaa oo la falgalaa dusha sare, iyadoo ay weheliso sii deynta molecules-ka gaaska.
Gaar ahaan, tignoolajiyada PECVD ee ku salaysan habka sii deynta iftiinka waxay ka dhigi kartaa gaaska falgalka ionize inuu sameeyo balaasma iyadoo la adeegsanayo kicinta goobta korantada ee dibadda. Balaasma-da sii deynta iftiinka, tamarta dhaqdhaqaaqa ee elektaroonada ay dardargeliso goobta korontada ee dibadda badanaa waa qiyaastii 10ev, ama xitaa ka sarreysa, taas oo ku filan inay burburiso isku-xidhka kiimikada ee molecules-ka gaaska falgalka ah. Sidaa darteed, iyada oo loo marayo isku-dhaca aan la qabsan karin ee elektaroonada tamarta sare leh iyo molecules-ka gaaska falgalka ah, molecules-ka gaaska waxaa la ioneyn doonaa ama la burburin doonaa si loo soo saaro atamka dhexdhexaadka ah iyo alaabada molecular-ka. Aayooyinka togan waxaa dedejiya lakabka ion-ka ee dardar-geliya goobta korontada waxayna la kulmaan elektaroonada sare. Waxaa sidoo kale jira goob koronto oo lakabka ion yar ah oo u dhow elektaroonada hoose, sidaa darteed substrate-ka waxaa sidoo kale ku duqeeya ion-yada ilaa xad. Natiijo ahaan, walaxda dhexdhexaadka ah ee ay soo saarto kala-goysyadu waxay ku faaftaa derbiga tuubada iyo substrate-ka. Inta lagu jiro socodka iyo faafinta, walxahan iyo kooxahan (atoomyada iyo molecules-ka dhexdhexaadka ah ee kiimikada firfircoon waxaa loo yaqaan kooxo) waxay mari doonaan falgalka ion-ka iyo falgalka molecule-ka kooxeed sababtoo ah wadada gaaban ee bilaashka ah. Sifooyinka kiimikada ee walxaha firfircoon ee kiimikada (badanaa kooxo) ee gaara substrate-ka oo nuuga waa kuwo aad u firfircoon, filimkana waxaa sameeya isdhexgalka dhexdooda.
2. Falcelinta kiimikada ee plasma-ga
Sababtoo ah kicinta gaaska falcelinta ee habka sii deynta iftiinka ayaa inta badan ah isku dhaca elektarooniga, falcelinta aasaasiga ah ee balaasmaha waa kala duwan yihiin, isdhexgalka ka dhexeeya balaasmaha iyo dusha sare ee adag sidoo kale waa mid aad u adag, taas oo ka dhigaysa mid aad u adag in la barto habka habka PECVD. Ilaa hadda, nidaamyo badan oo falgal oo muhiim ah ayaa lagu habeeyay tijaabooyin si loo helo filimaan leh sifooyin ku habboon. Si loo dhigo filimada khafiifka ah ee ku salaysan silikoon iyadoo lagu saleynayo tignoolajiyada PECVD, haddii habka dhigista si qoto dheer loo shaacin karo, heerka dhigista filimada khafiifka ah ee ku salaysan silikoon si weyn ayaa loo kordhin karaa iyadoo la eegayo hubinta sifooyinka jireed ee aadka u fiican ee agabka.
Waqtigan xaadirka ah, cilmi-baarista filimada khafiifka ah ee ku salaysan silicon, silane-ka la qasi jiray ee hydrogen (SiH4) ayaa si weyn loogu isticmaalaa gaaska falcelinta sababtoo ah waxaa jira xaddi gaar ah oo hydrogen ah oo ku jira filimada khafiifka ah ee ku salaysan silicon. H wuxuu door muhiim ah ka ciyaaraa filimada khafiifka ah ee ku salaysan silicon. Waxay buuxin kartaa isku-xidhka ku dheggan qaab-dhismeedka agabka, si weyn ayay u yareyn kartaa heerka tamarta cilladda leh, waxayna si fudud u ogaan kartaa xakamaynta elektaroonigga ee walxaha Tan iyo markii ugu horreysay ee la ogaaday saameynta daawada ee filimada khafiifka ah ee silicon waxayna diyaarisay isgoyska PN ee ugu horreeya, cilmi-baarista ku saabsan diyaarinta iyo isticmaalka filimada khafiifka ah ee ku salaysan silicon ee ku salaysan tiknoolajiyada PECVD waxaa lagu sameeyay boodbood iyo xuduudo. Sidaa darteed, falcelinta kiimikada ee filimada khafiifka ah ee ku salaysan silicon ee lagu kaydiyay tiknoolajiyada PECVD waxaa lagu sharxi doonaa oo looga hadli doonaa kuwa soo socda.
Xaaladda sii deynta iftiinka, sababtoo ah elektaroonada ku jira balaasma-da silane waxay leeyihiin tamar EV ka badan dhowr, H2 iyo SiH4 way burburi doonaan marka ay isku dhacaan elektaroono, taas oo ka tirsan falcelinta koowaad. Haddii aynaan tixgelin xaaladaha dhexdhexaadka ah ee kacsan, waxaan heli karnaa falcelinta kala-goynta ee soo socota ee sihm (M = 0,1,2,3) oo leh H
e+SiH4→SiH2+H2+e (2.1)
e+SiH4→SiH3+ H+e (2.2)
e+SiH4→Si+2H2+e (2.3)
e+SiH4→SiH+H2+H+e (2.4)
e+H2→2H+e (2.5)
Sida laga soo xigtay kulaylka caadiga ah ee wax soo saarka molecules-ka xaaladda dhulka, tamarta looga baahan yahay hababka kala-goynta ee kor ku xusan (2.1) ~ (2.5) waa 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV iyo 4.5 EV siday u kala horreeyaan. Elektaroonada tamarta sare leh ee ku jira plasma-ga ayaa sidoo kale mari kara falgallada ionization ee soo socda.
e+SiH4→SiH2++H2+2e (2.6)
e+SiH4→SiH3++ H+2e (2.7)
e+SiH4→Si++2H2+2e (2.8)
e+SiH4→SiH++H2+H+2e (2.9)
Tamarta looga baahan yahay (2.6) ~ (2.9) waa 11.9, 12.3, 13.6 iyo 15.3 EV siday u kala horreeyaan. Sababtoo ah farqiga tamarta falgalka, suurtogalnimada falgalka (2.1) ~ (2.9) aad uma simana. Intaa waxaa dheer, sihm-ka la sameeyay habka falgalka (2.1) ~ (2.5) wuxuu mari doonaa falgallada labaad ee soo socda ee ionize, sida
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Haddii falgalka kor ku xusan lagu sameeyo hal hab oo elektaroonik ah, tamarta loo baahan yahay waa qiyaastii 12 eV ama ka badan. Marka la eego xaqiiqda ah in tirada elektaroonada tamarta sare leh ee ka sarreeya 10ev ee plasma-ga ion-ka daciifka ah oo leh cufnaanta elektarooniga ee 1010cm-3 ay aad u yar tahay cadaadiska jawiga (10-100pa) ee diyaarinta filimada ku salaysan silicon, Suurtagalnimada ionization ee isku-darka guud ahaan way ka yar tahay suurtogalnimada kicinta. Sidaa darteed, saamiga isku-dhafka ion-ka ee kor ku xusan ee plasma silane aad ayuu u yar yahay, kooxda dhexdhexaadka ah ee sihm-na waa mid aad u badan. Natiijooyinka falanqaynta baaxadda tirada ayaa sidoo kale caddaynaya gunaanadkan [8]. Bourquard et al. Waxay sidoo kale tilmaameen in fiirsashada sihm ay hoos ugu dhacday sih3, sih2, Si iyo SIH, laakiin fiirsashada SiH3 waxay ahayd ugu badnaan saddex jeer SIH. Robertson et al. Waxay soo sheegeen in alaabada dhexdhexaadka ah ee sihm, silane saafi ah ayaa inta badan loo isticmaalay sii deynta awoodda sare, halka sih3 inta badan loo isticmaalay sii deynta awoodda hoose. Kala sarreynta fiirsashada laga bilaabo sare ilaa hoose waxay ahayd SiH3, SiH, Si, SiH2. Sidaa darteed, xuduudaha habka plasma-ga ayaa si xooggan u saameeya halabuurka alaabada dhexdhexaadka ah ee sihm.
Marka laga soo tago kala-goynta iyo falgallada ionization ee kor ku xusan, falgallada labaad ee u dhexeeya molecules-ka ionic sidoo kale aad ayey muhiim u yihiin.
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Sidaa darteed, marka la eego fiirsashada ion-ka, sih3 + waa wax ka badan sih2 +. Waxay sharxi kartaa sababta ay u jiraan sih3 + ions ka badan sih2 + ions ee ku jira balaasmaha SiH4.
Intaa waxaa dheer, waxaa jiri doona falgal isku dhac atom ah oo molecular ah kaas oo atamka haydarojiin ee ku jira balaasmaha ay qabtaan haydarojiin ku jira SiH4.
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
Waa falgal kuleyl ah oo dibadda ah iyo horudhac u ah sameynta si2h6. Dabcan, kooxahani ma aha oo kaliya inay ku jiraan xaaladda dhulka, laakiin sidoo kale waxay ku faraxsan yihiin xaaladda xiisaha leh ee ku jirta balaasmaha. Muuqaallada sii deynta ee balaasmaha silane waxay muujinayaan in ay jiraan xaalado kala-guur ah oo indhaha laga aqbalayo oo kala-guur ah oo Si, SIH, h, iyo xaalado gariir ah oo SiH2, SiH3 ah.
Waqtiga boostada: Abriil-07-2021