Güneş hücrelerinde yararlanılabilecek plazma ile zenginleştirilmiş kimyasal buhar depolama (PECVD) yöntemi ile büyütülmüş Sİ3N4 matris içerisinde silikon nanokristalli ince filmlerin elde edilmesi

Abstract

Bu çalışmada güneş hücrelerinde yararlanılabilecek yapılar, Silikon alttaş ve kuartz üzerine plazma ile zenginleştirilmiş kimyasal buhar depolama tekniği ile farklı gaz akış oranlarında silan ve amonyak gazları gönderilerek ince film amorf silikon nitrat yapılar büyütüldü. Amonyak gazının silan gazına oranı değiştirilerek sitokiyometrik yapı ve zengin-silikon (rich-silikon) yapılar oluşturuldu. Böylece farklı gaz akış oranlarının nanokristal oluşumuna etkisi incelendi. PECVD ile üretilen ince filmlerde hemen nanokristal oluşması beklenmez çünkü yapı içerisinde bulunan silikon atomların kinetik enerjileri zayıf olduğundan düzenli yapı oluşturmak için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden kristal yapı oluşturmak için yüksek sıcaklık fırınında, sabit azot gazı altında fırınlanmış ve farklı sıcaklıkların Si nanokristalleri üzerine olan etkileri incelenmiştir. Silikon nitrat yapı içerisinde oluşturulan silikon nanokristallerin yapısal ve optik özellikleri; Raman, Fotolüminesans ve FTIR spektroskopisi teknikleri kullanılarak analiz edilmiştir. Bu çalışmada güneş hücrelerinde yararlanılabilecek yapılar, Silikon alttaş ve kuartz üzerine plazma ile zenginleştirilmiş kimyasal buhar depolama tekniği ile farklı gaz akış oranlarında silan ve amonyak gazları gönderilerek ince film amorf silikon nitrat yapılar büyütüldü. Amonyak gazının silan gazına oranı değiştirilerek sitokiyometrik yapı ve zengin-silikon (rich-silikon) yapılar oluşturuldu. Böylece farklı gaz akış oranlarının nanokristal oluşumuna etkisi incelendi. PECVD ile üretilen ince filmlerde hemen nanokristal oluşması beklenmez çünkü yapı içerisinde bulunan silikon atomların kinetik enerjileri zayıf olduğundan düzenli yapı oluşturmak için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden kristal yapı oluşturmak için yüksek sıcaklık fırınında, sabit azot gazı altında fırınlanmış ve farklı sıcaklıkların Si nanokristalleri üzerine olan etkileri incelenmiştir. Silikon nitrat yapı içerisinde oluşturulan silikon nanokristallerin yapısal ve optik özellikleri; Raman, Fotolüminesans ve FTIR spektroskopisi teknikleri kullanılarak analiz edilmiştir.

In this study, thin films amorphous silicon nitrat structures have been grown using by plasma enhanced chemical vapor deposition technique (PECVD) with silane (SiH4) and ammoniac (NH3) different gas flow rates on the silicon and quartz substrates to be used for solar cells devices. Siteometric and rich-silicon structures have been obtained changing by rates of ammoniac gas to silan gas. In this way, the effect of different gas flow rates has been investigated for formation of nanocrystal. In the PECVD grown thin films nanocrystal formation is not expected because of Si atoms to get a structure they need kinetic energy to form crystal structure. That is way, the samples have been annealed at higher different temperatures under the constant nitrogen gas condition and the effect of diferent temperatures have been searched for Si nanocrystal formations. The morphology and optical properties of Si nanocrytals in the Silicon nitride structures have been analiysised using by Raman, photoluminescence (PL) and FTIR spectroscophy techniques.