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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Formação e caracterização de filmes de silício amorfo hidrogenado depositado por ECR-CVD = Formation and characterization of hydrogenated amorphous silicon films deposited by ECR-CVD
Title Alternative: Formation and characterization of hydrogenated amorphous silicon films deposited by ECR-CVD
Author: Alvarez, Hugo da Silva, 1989-
Advisor: Diniz, José Alexandre, 1964-
Abstract: Resumo: Este trabalho tem como objetivos obter e caracterizar filmes de silício amorfo hidrogenado (a-Si:H) depositados em temperatura ambiente por um sistema ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance - Chemical Vapor Deposition), com potências de RF (Radio Frequency) de 1W, 3W e 5W. Nestes filmes foram feitas análises de espectroscopia FTIR (Fourier Transform Infrared), para estudo do efeito da variação da potência RF na incorporação, ou concentração, de hidrogênio nos filmes ([H]). Os filmes depositados tiveram uma [H] de 30%, 9,12% e 6,05, para os filmes com 1W, 3W e 5W de RF, respectivamente. Com a análise FTIR, também se verificou a presença de ligações Si-H2, em todos os filmes, e Si-H3 nos filmes de 1W e 3W. A cristalinidade dos filmes foi estudada antes (as-deposited) e depois das etapas sequenciais de implantação de íon de boro (I/I B+) e recozimento térmico rápido (RTA), para tornar o filme do tipo p+, por espectroscopia Raman. Depois da I/I B+ e do RTA os filmes mudaram de complemente amorfos para parcialmente cristalinos, com tamanho de grão de 9 ± 44 nm, 7 ± 6 e 14 ± 4 nm para os filmes de 1W, 3W e 5W respectivamente. Com estes filmes, três diferentes técnicas de dopagem do tipo p foram feitas, com o intuito de se verificar a viabilidade de seus usos em células fotovoltaicas. No primeiro conjunto, os filmes foram depositados sobre um substrato de silício cristalino do tipo n++ (n++-c-Si) e dopados do tipo p+ por I/I B+ direta e ativados RTA, criando uma estrutura p+/n++ e com eficiência máxima de cerca de 1,00% para os filmes de 3W e 5W. No segundo conjunto, implantou-se boro através de uma camada de 75 nm de nitreto de silício (SiNx), esperando-se criar uma estrutura do tipo tipo p+/i/n (denominada "pin"), com uma camada intrínseca i entre a p+ do filme e a n do substrato de silício cristalino (n-c-Si). Estes dispositivos tiveram uma eficiência máxima de 0,08%. No terceiro conjunto, os filmes foram dopados do tipo p+ utilizando-se difusão de alumínio a baixa temperatura e caracterizados eletricamente por fotodiodos e células fotovoltaicas. Nos fotodiodos, obteve-se uma eficiência máxima de 23,2% para o filme de 1W e nas células fotovoltaicas uma eficiência de 0,38% para o filme de 5W

Abstract: This work has as objective to obtain and characterize hydrogenated amorphous silicon films (a-Si:H) deposited by a ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance - Chemical Vapor Deposition) system. The films were deposited at room temperature with radio frequency power (RF) of 1W, 3W and 5W. FTIR (Fourier Transform Infrared) analyses were done to study the effect hydrogen incorporation on the films as the RF power varieties. The films had a hydrogen concentration of 30%, 9.12% and 6.05% for the 1W, 3W and 5W RF power, respectively. With this FTIR analyses, the presence of Si-H2 bonds were verified on all the films deposited, and, also, the presence of Si-H3 bonds on the 1W and 3W films. The films crystallinity was studied as-deposited and after the boron ionic implantation (I/I B+) and rapid thermal annealing (RTA), by Raman spectroscopy. These sequential steps were done to dope the films p+ type. After the I/I B+ and RTA the films changed from totally amorphous to partially, with grain size of 9 ± 44 nm, 7 ± 6 and 14 ± 4 nm for the 1W, 3W and 5W RF power films, respectively. With these films, three kinds of p doping where done to verify their use on photovoltaic cells. In the first set, the films were deposited on a n++ silicon crystalline substrate (n++-c-Si) and doped p+ type by direct I/I B+ and activated by RTA, creating a p+/n++ structure and efficiency about 1.00% for the 3W and 5W films. In the second set, the boron was implanted through a 75 nm silicon nitrate (SiNx) barrier. With this, it was expected to create p+/i/n (called as "pin") structure, with an intrinsic layer i between the p+, on the film, and the n crystalline silicon (n-c-Si) used as substrate. In this set, the photovoltaic cells had a maximum efficiency of 0.08%. In the third set, the films were doped p+ by aluminum diffusion at low temperature. The electrical characterization of the films was made by photodiodes and photovoltaic cells. In the photodiodes, a maximum efficiency of 23.2% was reached for the 1W film, and a maximum efficiency of 0.38% for the 5W film in the photovoltaic cells
Subject: Silício amorfo
Espectroscopia Raman
Fourier, Espectroscopia de infravermelho por transformada de
Células fotovoltaicas
Microeletrônica
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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