Crystallographic properties of grain size-controlled polycrystalline silicon thin films deposited on alumina substrate

0324621 - FZÚ 2009 RIV NL eng J - Journal Article
Ogane, A. - Honda, Shinya - Uraoka, Y. - Fuyuki, T. - Fejfar, Antonín - Kočka, Jan
Crystallographic properties of grain size-controlled polycrystalline silicon thin films deposited on alumina substrate.
[Krystalografické vlastnosti tenkých vrstev polykrystalického křemíku s řízenou velikostí zrna na safírových podložkách.]
Journal of Crystal Growth. Roč. 311, č. 3 (2009), s. 789-793. ISSN 0022-0248. E-ISSN 1873-5002
Institutional research plan: CEZ:AV0Z10100521
Keywords : crystallites * defects * chemical vapor deposition processes * solar cells
Subject RIV: BM - Solid Matter Physics ; Magnetism
Impact factor: 1.534, year: 2009

In order to obtain higher performance of polycrystalline silicon (poly-Si) thin film devices, crystallinity of poly-Si thin films should be enhanced. In this study, films with thickness of 10 [mu]m heading for the solar cell application were thermally deposited onto alumina substrates with in-situ grain size controlling by using the intermittent source gas supply method to reduce grain boundaries. By changing source gas supply condition, the grain size was controlled in the range of a few [mu]m to over 10 [mu]m. Improvement of crystallinity of could be observed with grain size enlargement. The peak position and width of Raman TO-LO peak at around 520 cm-1 of small-grained sample showed larger shift from ideal value of c-Si, but becoming closer to c-Si with grain size enlargement, indicating stress relaxation. In PL measurement, intensity of TO-BE peak which indicates the crystallinity increased with grain size enlargement and resulted in carrier mobility from 20 to 40 cm2/V s.

Krystalinita tenkých vrstev polykrystalického křemíku (poly-Si) musí být zlepšena pro dosažení lepší výkonnosti poly-Si zařízení. V této studii byly naneseny tenké vrstvy poly-Si o tloušťkách 10 mikrometrů pro použití ve slunečních článcích pomocí termální depozice na safírové podložky s využitím metody přerušovaného zdroje plynu ke kontrole velikosti zrn a jejich hranic. Změny proudu zdrojového plynu dovolily měnit velikost zrn od jednotek až přes 10 mikrometrů. Bylo pozorováno zlepšení krystalinity poly-Si vrstev s růstem velikosti zrn. Poloha TO-LO pásu v Ramanovských spekter při 520 cm-1 vykazovala větší posun pro menší zrna, ale blížila se ideální hodnotě c-Si pro vrstvy s největšími zrny, což značí relaxaci vnitřního pnutí ve vrstvě. Podobně i měření intenzity TO-BE pásu ve fotoluminiscenčních spektrech ukazovalo na zlepšení krystalinity s růstem zrn, které vedlo i k růstu pohyblivosti nosičů náboje až k hodnotám 20 - 40 cm2/(V.s).
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0172268