Theknoloji ea motheo ea ho kenngoa ha mouoane oa lik'hemik'hale tse ntlafalitsoeng ka plasma (PECVD)

1. Mekhoa e meholo ea ho kenngoa ha mouoane oa lik'hemik'hale tse ntlafalitsoeng ka plasma

Ho kenngoa ha mouoane oa lik'hemik'hale tse ntlafalitsoeng ka plasma (PECVD) ke theknoloji e ncha bakeng sa kholo ea lifilimi tse tšesaane ka karabelo ea lik'hemik'hale ea lintho tse nang le khase ka thuso ea plasma e ntšang khanya. Hobane theknoloji ea PECVD e lokisoa ka ho ntšoa ha khase, litšobotsi tsa karabelo ea plasma e sa lekanang li sebelisoa ka katleho, 'me mokhoa oa phepelo ea matla oa sistimi ea karabelo o fetoha ka botlalo. Ka kakaretso, ha theknoloji ea PECVD e sebelisoa ho lokisa lifilimi tse tšesaane, kholo ea lifilimi tse tšesaane e kenyelletsa haholo-holo lits'ebetso tse tharo tsa motheo tse latelang.

Sa pele, plasma e sa lekanang, dielektrone di arabela le khase ya karabelo mohatong wa pele ho qhala khase ya karabelo mme di bope motswako wa di-ion le dihlopha tse sebetsang;

Sa bobedi, mefuta yohle ya dihlopha tse mafolofolo e a ata mme e a iswa hodima metsi le leboteng la filimi, mme dikarabelo tsa bobedi pakeng tsa di-reactant di etsahala ka nako e le nngwe;

Qetellong, mefuta eohle ea lihlahisoa tsa karabelo ea mantlha le ea bobeli tse fihlang holim'a kholo lia monngoa 'me li arabela le bokaholimo, li tsamaea le ho lokolloa hape ha limolek'hule tsa khase.

Ka ho khetheha, theknoloji ea PECVD e thehiloeng mokhoeng oa ho ntša khanya e ka etsa hore khase ea karabelo e ionise ho etsa plasma tlas'a ho tsosoa ha tšimo ea motlakase ea kantle. Ho plasma ea ho ntša khanya, matla a kinetic a lielektrone a potlakileng ke tšimo ea motlakase ea kantle hangata a ka ba 10ev, kapa ho feta, e leng se lekaneng ho senya litlamo tsa lik'hemik'hale tsa limolek'hule tsa khase tse arabelang. Ka hona, ka ho thulana ha inelastic ha lielektrone tse nang le matla a mangata le limolek'hule tsa khase tse arabelang, limolek'hule tsa khase li tla etsoa ion kapa li bole ho hlahisa liathomo tse sa nke lehlakore le lihlahisoa tsa limolek'hule. Li-ion tse ntle li potlakisoa ke lera la ion le potlakisang tšimo ea motlakase 'me li thulana le electrode e ka holimo. Hape ho na le tšimo e nyane ea motlakase ea lera la ion haufi le electrode e ka tlase, kahoo substrate le eona e hlaseloa ke li-ion ho isa bohōleng bo itseng. Ka lebaka leo, ntho e sa nke lehlakore e hlahisoang ke ho bola e ata leboteng la tube le substrate. Ts'ebetsong ea ho kheloha le ho hasana, likaroloana tsena le lihlopha (liathomo le limolek'hule tse sa nke lehlakore tse sebetsang ka lik'hemik'hale li bitsoa lihlopha) li tla feta karabelong ea molek'hule ea ion le karabelo ea molek'hule ea sehlopha ka lebaka la tsela e khutšoanyane ea mahala. Thepa ea lik'hemik'hale ea lintho tse sebetsang tsa lik'hemik'hale (haholo-holo lihlopha) tse fihlang substrate 'me li monngoa li sebetsa haholo,' me filimi e thehoa ke tšebelisano-'moho lipakeng tsa tsona.

2. Likarabelo tsa lik'hemik'hale ka har'a plasma

Hobane ho tsosoa ha khase ea karabelo ts'ebetsong ea ho ntša khanya haholo-holo ke ho thulana ha lielektrone, liketso tsa mantlha ka har'a plasma lia fapana, 'me tšebelisano pakeng tsa plasma le bokaholimo bo tiileng le eona e rarahane haholo, e leng se etsang hore ho be thata ho ithuta mokhoa oa ts'ebetso ea PECVD. Ho fihlela joale, litsamaiso tse ngata tsa bohlokoa tsa karabelo li ntlafalitsoe ke liteko ho fumana lifilimi tse nang le thepa e ntle. Bakeng sa ho beha lifilimi tse tšesaane tse thehiloeng ho silicon tse thehiloeng theknolojing ea PECVD, haeba mokhoa oa ho beha o ka senoloa ka botebo, sekhahla sa ho beha lifilimi tse tšesaane tse thehiloeng ho silicon se ka eketseha haholo motheong oa ho netefatsa thepa e ntle ea 'mele ea thepa.

Hona jwale, dipatlisisong tsa difilimi tse tshesane tse thehilweng ho silicon, hydrogen diluted silane (SiH4) e sebediswa haholo e le kgase ya karabelo hobane ho na le hydrogen e itseng difiliming tse tshesane tse thehilweng ho silicon. H e bapala karolo ya bohlokwa haholo difiliming tse tshesane tse thehilweng ho silicon. E ka tlatsa dibonto tse leketlileng sebopehong sa thepa, ya fokotsa haholo boemo ba matla a sekoli, mme ya hlokomela habonolo taolo ya dielektrone tsa valence tsa thepa. Kaha spearm et al. Pele e ile ya hlokomela phello ya doping ya difilimi tse tshesane tsa silicon mme ya lokisa kopano ya pele ya PN ka hare, dipatlisiso mabapi le ho lokisa le ho sebedisa difilimi tse tshesane tse thehilweng ho silicon tse thehilweng theknolojing ya PECVD di ntshetsitswe pele ka ho tlola le ho fokotsa. Ka hona, karabelo ya dikhemikhale difiliming tse tshesane tse thehilweng ho silicon tse behilweng ke theknoloji ya PECVD e tla hlaloswa mme e tshohlwe ho tse latelang.

Tlas'a boemo ba ho ntsha khanya, hobane dielektrone tse plasma ea silane li na le matla a fetang a 'maloa a EV, H2 le SiH4 li tla bola ha li thulana le lielektrone, e leng karolo ea karabelo ea mantlha. Haeba re sa nahane ka maemo a metlae a mahareng, re ka fumana likarabo tse latelang tsa karohano ea sihm (M = 0,1,2,3) le 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)

Ho ya ka mocheso o tloaelehileng wa tlhahiso ya dimolek'hule tsa boemo ba lefatshe, matla a hlokahalang bakeng sa ditshebetso tse ka hodimo tsa karohano (2.1) ~ (2.5) ke 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV le 4.5 EV ka ho latellana. Dielektrone tse nang le matla a mangata plasma le tsona di ka feta dikarabelong tse latelang tsa ionization.

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)

Matla a hlokahalang bakeng sa (2.6) ~ (2.9) ke 11.9, 12.3, 13.6 le 15.3 EV ka ho latellana. Ka lebaka la phapang ea matla a karabelo, monyetla oa likarabelo tsa (2.1) ~ (2.9) ha o lekane haholo. Ho phaella moo, sihm e entsoeng ka ts'ebetso ea karabelo (2.1) ~ (2.5) e tla feta likarabelong tse latelang tsa bobeli ho ionize, joalo ka

SiH+e→SiH++2e (2.10)

SiH2+e→SiH2++2e (2.11)

SiH3+e→SiH3++2e (2.12)

Haeba karabelo e kaholimo e etsoa ka mokhoa o le mong oa elektrone, matla a hlokahalang ke a ka bang 12 eV kapa ho feta. Ka lebaka la hore palo ea lielektrone tse nang le matla a phahameng kaholimo ho 10ev plasma e fokolang ea ionized e nang le density ea lielektrone ea 1010cm-3 e nyane haholo tlas'a khatello ea sepakapaka (10-100pa) bakeng sa ho lokisa lifilimi tse thehiloeng ho silicon, monyetla oa ionization o kopaneng hangata o monyane ho feta monyetla oa ho hlasimolla. Ka hona, karolo ea metsoako e kaholimo ea ionized plasma ea silane e nyane haholo, 'me sehlopha se sa nke lehlakore sa sihm se matla haholo. Liphetho tsa tlhahlobo ea bongata le tsona li paka qeto ena [8]. Bourquard et al. Ho feta moo ba bontšitse hore mahloriso a sihm a fokotsehile ka tatellano ea sih3, sih2, Si le SIH, empa mahloriso a SiH3 a ne a le makhetlo a mararo ho feta a SIH. Robertson et al. Ba tlalehile hore lihlahisoa tse sa nke lehlakore tsa sihm, silane e hloekileng e ne e sebelisoa haholo bakeng sa ho ntša matla a phahameng, ha sih3 e ne e sebelisoa haholo bakeng sa ho ntša matla a tlase. Tatellano ea mahloriso ho tloha holimo ho ea tlase e ne e le SiH3, SiH, Si, SiH2. Ka hona, liparamente tsa ts'ebetso ea plasma li ama ka matla sebopeho sa lihlahisoa tse sa nke lehlakore tsa sihm.

Ntle le likarabelo tsa karohano le ionization tse boletsoeng ka holimo, likarabelo tsa bobeli pakeng tsa limolek'hule tsa ionic le tsona li bohlokoa haholo.

SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)

Ka hona, mabapi le mahloriso a li-ion, sih3 + e feta sih2 +. E ka hlalosa hore na ke hobane'ng ha ho na le li-ion tse ngata tsa sih3 + ho feta li-ion tsa sih2 + plasma ea SiH4.

Ho phaella moo, ho tla ba le karabelo ya ho thulana ha athomo ya dimolek'hule moo diathomo tsa haedrojene tse plasma di hapang haedrojene ho SiH4.

H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)

Ke karabelo ea exothermic le selelekela sa ho thehoa ha si2h6. Ehlile, lihlopha tsena ha li boemong ba lefats'e feela, empa li boetse li thabetse boemo ba thabo ka har'a plasma. Li-spectra tsa tlhahiso ea plasma ea silane li bontša hore ho na le maemo a thabo a phetoho a amohelehang a Si, SIH, h, le maemo a thabo a vibrational a SiH2, SiH3.