Вплив лазерного світла на формування і властивості нанокристалів кремнію в шаруватих структурах a-Si/Sn
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.6.522Ключові слова:
кремнiй, аморфний, нанокристал, кристалiзацiя, олово, лазерАнотація
Методами комбiнацiйного розсiювання свiтла та оптичної мiкроскопiї дослiджено вплив iнтенсивностi лазерного свiтла i температури на кристалiзацiю аморфного кремнiю, iндуковану оловом. Експериментально показано iснування не теплових механiзмiв впливу лазерного свiтла на формування нанокристалiв кремнiю та на їх Раманiвський спектр. Фотоiонiзацiя кремнiю та електрон-фононна взаємодiя розглядаються як можливi причини виявлених ефектiв. Обговорено перспективи їх застосування в нових технологiях виробництва плiвкового нанокремнiю для сонячних елементiв.
Посилання
M.C. Beard, J.M. Luther, A.J. Nozik. The promise and challenge of nanostructured solar cells. Nat. Nano 9, 951 (2014). https://doi.org/10.1038/nnano.2014.292
Z.I. Alferov, V.M. Andreev, V.D. Rumyantsev. Solar photovoltaics: Trends and prospects. Semiconductors 38, 899 (2004). https://doi.org/10.1134/1.1787110
B. Yan, G. Yue, X. Xu, J. Yang, S. Guha. High efficiency amorphous and nanocryistalline sillicon solar cells. Phys. Status Solidi A 207, 671 (2010). https://doi.org/10.1002/pssa.200982886
N.S. Lewis. Toward cost-effective solar energy use. Science 315, 798 (2007). https://doi.org/10.1126/science.1137014
R. Sondergaard, M. H?osel, D. Angmo, T.T. Larsen-Olsen, F.C. Krebs. Roll-to-roll fabrication of polymer solar cells. Mater. Today 15, 36 (2012). https://doi.org/10.1016/S1369-7021(12)70019-6
M. Birkholz, B. Selle, E. Conrad, K. Lips, W. Fuhs. Evolution of structure in thin microcrystalline silicon films grown by electron-cyclotron resonance chemical vapor deposition. J. Appl. Phys 88, 4376 (2000). https://doi.org/10.1063/1.1289783
B. Rech, T. Roschek, J. M?uller, S. Wieder, H. Wagner. Amorphous and microcrystalline silicon solar cells prepared at high deposition rates using RF (13.56 MHz) plasma excitation frequencies. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 66, 267 (2001). https://doi.org/10.1016/S0927-0248(00)00183-5
M.K. van Veen, C.H.M. van derWerf, R.E.I. Schropp. Tandem solar cells deposited using hot-wire chemical vapor deposition, J. Non. Cryst. Solids 338-340, 655 (2004). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2004.03.071
Y. Mai, S. Klein, R. Carius, H. Stiebig, L. Houben, X. Geng, F. Finger. Improvement of open circuit voltage in microcrystalline silicon solar cells using hot wire buffer layers. J. Non-Cryst. Solids 352, 1859 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2005.11.116
H. Li, R.H. Franken, R.L. Stolk, C.H.M. van der Werf, J.K. Rath, R.E.I. Schropp. Controlling the quality of nanocrystalline silicon made by hot-wire chemical vapor deposition by using a reverse H2 profiling technique, J. Non-Cryst. Solids 354, 2087 (2008). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2007.10.046
R. Amrani, F. Pichot, L. Chahed, Y. Cuminal. Amorphous-nanocrystalline transition in silicon thin films obtained by argon diluted silane PECVD, Cryst. Struct. Theor. Appl. 1, 57 (2012). https://doi.org/10.4236/csta.2012.13011
G. Fugallo, A. Mattoni. Thermally induced recrystallization of textured hydrogenated nanocrystalline silicon. Phys. Rev. B 89, 045301 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.045301
O. Nast, A.J. Hartmann. Influence of interface and Al structure on layer exchange during aluminum-induced crystallization of amorphous silicon. J. Appl. Phys. 88, 716 (2000). https://doi.org/10.1063/1.373727
M. Jeon, C. Jeong, K. Kamisako. Tin induced crystallisation of hydrogenated amorphous silicon thin films. Mater. Sci. Technol. 26, 875 (2010). https://doi.org/10.1179/026708309X12454008169500
M.A. Mohiddon, M.G. Krishna. Growth and optical properties of Sn-Si nanocomposite thin films. J. Mater. Sci. 47, 6972 (2012). https://doi.org/10.1007/s10853-012-6647-0
D. Van Gestel, I. Gordon, J. Poortmans. Aluminum-induced crystallization for thin-film polycrystalline silicon solar cells: Achievements and perspective. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 119, 261 (2013). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2013.08.014
A. Mohiddon, G. Krishna. Metal induced crystallization. In Crystallization - Science and Technology. Edited by A. Marcello (InTech, 2012), p. 461. https://doi.org/10.5772/50064
V.V. Voitovych, V.B. Neimash, N.N. Krasko, A.G. Kolosiuk, V.Y. Povarchuk, R.M. Rudenko, V.A. Makara, R.V. Petrunya, V.O. Juhimchuk, V.V. Strelchuk. The effect of Sn impurity on the optical and structural properties of thin silicon films. Semiconductors 45, 1281 (2011). https://doi.org/10.1134/S1063782611100253
V.B. Neimash, V.M. Poroshin, A.M. Kabaldin, V.O. Yukhymchuk, P.E. Shepelyavyi, V.A. Makara, S.Y. Larkin. Microstructure of thin Si-Sn composite films. Ukr. J. Phys. 58, 865 (2013). https://doi.org/10.15407/ujpe58.09.0865
V. Neimash, V. Poroshin, P. Shepeliavyi, V. Yukhymchuk, V. Melnyk, A. Kuzmich, V. Makara, A.O. Goushcha. Tin induced a-Si crystallization in thin films of Si-Sn alloys. J. Appl. Phys. 114, 213104 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4837661
V.B. Neimash, A.O. Goushcha, P.E. Shepeliavyi, V.O. Yukhymchuk, V.A. Dan'ko, V. Melnyk, A. Kuzmich. Mechanism of tin-induced crystallization in amorphous silicon. Ukr. J. Phys. 59, 1168 (2014).
V.B. Neimash, A.O. Goushcha, P.Y. Shepeliavyi, V.O Yuhymchuk, V.V. Melnyk, A.G. Kuzmich. Self-sustained cyclic tin induced crystallization of amorphous silicon. J. Mater. Res. 30, 3116 (2015). https://doi.org/10.1557/jmr.2015.251
V. Neimash, P. Shepelyavyi, G. Dovbeshko, A. Goushcha, M. Isaiev, V. Melnyk, A.G.Kuzmich. Nanocrystals growth control during laser annealing of Sn:(a-Si) composites. J. Nanomater. 2016, 7920238 (2016). https://doi.org/10.1155/2016/7920238
V.B. Neimash, A.O. Goushcha, L.L. Fedorenko, P.Ye. Shepelyavyi, V.V. Strelchuk, A.S. Nikolenko, M.V. Isaiev, A.G. Kuzmich. Role of laser power, wavelength, and pulse duration in laser assisted tin-induced crystallization of amorphous silicon. J. Nanomater. 2018, 1243685 (2018). https://doi.org/10.1155/2018/1243685
H. Richter, Z.P. Wang, L. Ley. The one phonon Raman spectrum in microcrystalline silicon, Solid State Commun. 39, 625 (1981). https://doi.org/10.1016/0038-1098(81)90337-9
I.H. Campbell, P.M. Fauchet. The effects of microcrystal size and shape on the one phonon Raman spectra of crystalline semiconductors. Solid State Commun. 58, 739 (1986). https://doi.org/10.1016/0038-1098(86)90513-2
T.R. Hart, R.L. Aggarwal, B. Lax. Temperature dependence of Raman scattering in silicon. Phys. Rev. B 1, 638 (1970). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.1.638
R. Tsu, J.G. Hernandez. Temperature dependence of silicon Raman lines. Appl. Phys. Lett. 41, 1016 (1982). https://doi.org/10.1063/1.93394
A.S. Nikolenko. Temperature dependence of Raman spectra of silicon nanocrystals in oxide matrix. Ukr. J. Phys. 58, 980 (2013). https://doi.org/10.15407/ujpe58.10.0980
B.P. Falcao, J.P. Leitao, M.R. Correia, M.R. Soares, H. Wiggers, A. Cantarero, R.N. Pereira. Light-induced nonthermal population of optical phonons in nanocrystals. Phys. Rev. B 95, 115439 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.115439
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
