Plazmová depozice tenkých vrstev oxidu zinečnatého

Podobné dokumenty
Přehled metod depozice a povrchových

Využití plazmových metod ve strojírenství. Metody depozice povlaků a tenkých vrstev

Nanokrystalické tenké filmy oxidu železitého pro solární štěpení vody

Vybrané technologie povrchových úprav. Metody vytváření tenkých vrstev Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Plazmatické metody pro úpravu povrchů

galvanicky chemicky plazmatem ve vakuu Vrstvy ve vakuu MBE Vakuová fyzika 2 1 / 39

Vakuové metody přípravy tenkých vrstev

Základní typy článků:

Plazmové metody Materiály a technologie přípravy M. Čada

Tenké vrstvy pro lékařství 1. Laserové vrstvy ( metody přípravy vrstev, laser, princip metody pulzní laserové depozice PLD, růst vrstev, )

Glass temperature history

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Vzdělávání výzkumných pracovníků v Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů reg. č.: CZ.1.07/2.3.00/

Metody charakterizace

Plazma. magnetosféra komety. zbytky po výbuchu supernovy. formování hvězdy. slunce

13. Spektroskopie základní pojmy

Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Otázky pro samotestování. Téma1 Sluneční záření

Anotace přednášek LŠVT 2015 Česká vakuová společnost. Téma: Plazmové technologie a procesy. Hotel Racek, Úštěk, 1 4. června 2015

Fotokatalytická oxidace acetonu

2.3 Elektrický proud v polovodičích

Vlastnosti tenkých DLC vrstev

Základní experiment fyziky plazmatu

Plazma v technologiích

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

FYZIKA VE FIRMĚ HVM PLASMA

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Úvod do fyziky plazmatu

Otázky pro samotestování. Téma1 Sluneční záření

Fyzikální metody nanášení tenkých vrstev

Obloukový výboj. 1. Depozice povlaků NNO 2. Atmosférické výboje 3. Plazmové svařování a dělení materiálu

POZVÁNKA NA EXKURZI PRO ZÁJEMCE O ŘEŠENÍ DP, BP VE SPOLUPRÁCI S VÚAnCh

Základy spektroskopických metod

Přednáška 8. Chemické metody a fyzikálně-chemické metody : princip CVD, metody dekompozice, PE CVD

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Fakulta technologická. Ing. Ondřej Hudeček Ing. Tomáš Sedláček, PhD.

Úvod do fyziky plazmatu

MASARYKOVA UNIVERZITA

Příprava grafénu. Petr Jelínek

Vytváření tenkých speciálních vrstev metodou plazmochemické depozice z plynné fáze

NÍZKOTEPLOTNÍ PLAZMOVÁ DEPOZICE TENKÝCH VRSTEV

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

Nahlédnutí pod pokličku vývoje SHM: Magnetronové naprašování. Počítačová simulace procesu

Gas Discharges. Overview of Different Types. 14. listopadu 2011

REAKTIVNÍ MAGNETRONOVÉ NAPRAŠOV. Jan VALTER HVM Plasma s.r.o.

Solární kolektory - konstrukce

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

Chemické metody plynná fáze

Metody depozice povlaků - CVD

Daniel Franta. jaro Ústav fyzikální elektroniky, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita

Vakuová technika. Výroba tenkých vrstev vakuové naprašování

PRINCIPY ZAŘÍZENÍ PRO FYZIKÁLNÍ TECHNOLOGIE (FSI-TPZ-A)

Přednáška 4. Úvod do fyziky plazmatu : základní charakteristiky plazmatu, plazma v elektrickém vf plazma. Doutnavý výboj : oblasti výboje

Technologie a vlastnosti tenkých vrstev, tenkovrstvé senzory

TECHNOLOGICKÉ PROCESY PŘI VÝROBĚ POLOVODIČOVÝCH PRVKŮ III.

DOUTNAVÝ VÝBOJ. Další technologie využívající doutnavý výboj

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

Mikro a nanotribologie materiály, výroba a pohon MEMS

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

ANALÝZA POVLAKOVANÝCH POVRCHŮ ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Tenká vrstva - aplikace

Přednáška 3. Napařování : princip, rovnovážný tlak par, rychlost vypařování.

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

TENKOVRSTVÁ TECHNOLOGIE HYDROGENOVANÉHO KŘEMÍKU PRO FOTOVOLTAICKÉ APLIKACE. oddělení tenkých vrstev F Y Z I K Á L N Í Ú S T A V A V Č R P R A H A

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

Fotovoltaické systémy

Západočeská univerzita v Plzni fakulta Strojní

Bezpečnostní inženýrství. - Detektory požárů a senzory plynů -

Tenké vrstvy GaN dopované přechodnými kovy

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK (ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE)

Plazmové depozice povlaků. Plazmový nástřik Plasma Spraying

Vybrané spektroskopické metody

Příloha 1 Zařízení pro sledování rekombinačních procesů v epitaxních vrstvách křemíku.

Nano a mikrotechnologie v chemickém inženýrství. Hi-tech VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZE ÚSTAV CHEMICKÉHO INŽENÝRSTVÍ

PŘIPRAVENÉ METODOU MAGNETRONOVÉHO NAPRAŠOV

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.2. Základní konstrukční součásti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

Mgr. Ladislav Blahuta

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

V001 Dokončení a kalibrace experimentálních zařízení v laboratoři urychlovače Tandetron

Příprava vrstev metodou sol - gel

vodič u něho dochází k transportu el. nabitých částic, který je nevratný, dochází ke vzniku proudu a disipaci energie

Fyzikální metody depozice KFY / P223

Techniky mikroskopie povrchů

Mikroskopie rastrující sondy

Zdroje optického záření

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

DOUTNAVÝ VÝBOJ. 1. Vlastnosti doutnavého výboje 2. Aplikace v oboru plazmové nitridace

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

OTĚRUVZDORNÉ POVLAKY VYTVÁŘENÉ METODAMI ŽÁROVÉHO NÁSTŘIKU

OPTICK SPEKTROMETRIE

Plazmatická úprava povrchu materiálů ve školní laboratoři

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

SPECIÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ SPECIÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ

Fotovoltaika - základy

1. Řešitelský kolektiv: VŠCHT Praha: Prof. Dr. Ing. Josef Krýsa Ing. Jiří Zita, PhD Ing. Martin Zlámal

Transkript:

Plazmová depozice tenkých vrstev oxidu zinečnatého Bariérový pochodňový výboj za atmosférického tlaku Štěpán Kment Doc. Dr. Ing. Petr Klusoň Mgr. Zdeněk Hubička Ph.D.

Obsah prezentace Úvod do problematiky Základní informace o plazmatu Průmyslové aplikace plazmatu Využití vrstev oxidu zinečnatého Cíle experimentu Experimentální část Uspořádání aparatury Použité charakterizační metody Výsledky a diskuse Interpretace výsledků jednotlivých diagnostických metod Závěr Shrnutí výsledků dosavadní práce Plány do budoucna

Plazma 1928- I. Langmuir definoval plazma jako tzv. čtvrté skupenství hmoty Kvazineutrální soubor částic vykazující kolektivní chování Je schopno generovat globální elektrická a magnetická pole a na taková pole reagovat Plazma lze generovat tepelně, el. obloukem, tzv. doutnavým výbojem, rázovou vlnou Základním parametrem určující chování plazmatu je stupeň ionizace

Využití plazmatu Moderní osvětlovací výbojky zdroj plazmochemického prostředí pro vytváření povlaků tenkých vrstev (PECVD) indukčně vázané plazma je zdrojem iontů v analytické spektrální technice (ICP-MS, ICP-OES)???Budoucnost: termojaderná fůze v nukleonovém plazmatu jako nový zdroj energie vrstev oxidu zinečnatého Jedním z hlavních zástupců tzv. TCO vrstev (Transparent Conducting Oxide) Elektrody ve fotovoltaických článcích Zařízení na detekci plynů Monokrystalický ZnO jako zdroj emitujicího záření (laserové diody v blízké UV oblasti) Fotokatalyzátor

Co bylo našim cílem Najít optimální podmínky depozice pro reprodukovatelnost vrstev definovaných parametrů (transparentnost, adheze, homogenita) => TCO vrstvy pro solární články nové generace, detektory plynů Hledání způsobu dopování vrstev hliníkem z důvodu zvýšení vodivosti vrstev Důkladná charakterizace vrstev

Schéma aparatury nosný plyn N 2 chemické prekurzory- C 10 H 14 O 4 Zn, C 15 H 21 O 6 Al frekvence generátoru- 13,56 MHz pulzní režim délka pracovního cyklu- 10 ms substrát- SiO 2 sklo

hořící výboj

PECVD aparatura (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)

Charakterizace vrstev XRD elipsometrie profilometre XPS AFM UV-VIS

XRD (rentgenová difrakční spektroskopie) ZnO na skle, BB 300 200 101 Intensity [a.u.] 100 103 004 vz. 136 0 30 40 50 60 70 80 2Θ [ o ] ZnO

Rychlost nanášení Závislost rychlosti nanášení na teplotě vypařování prekursoru 400 Závislost rychlosti nanášení na průtoku nosného plynu 250 v [nm/min] 300 200 100 0 90 100 110 120 t [ C] v [nm/min] 200 150 100 50 0 0 200 400 600 800 QN 2 [sccm] Q He = 400 sccm Q N2 = 400 sccm s= 6 mm t= 3 min Tcova= 105 C s= 6mm t= 5 min

Měření rezistivity vrstev(metoda van der Pauwa) Metoda vhodná pro měření měrného odporu planparalelních destiček libovolného tvaru Metoda je nedestruktivní, rychlá, jednoduchá a přesná ρ π t R + R R ln 2 2 R AB, CD BC, DA AB, CD = f BC, DA ρ měrný odpor vrstvy [Ωcm] t tloušťka vrstvy [nm] R odpor [Ω] f korekční faktor f je funkcí pouze poměru R AB,CD / R BC,DA. U kulové destičky platí R AB,CD ~R BC,DA => f= 1 σ = 1 ρ σ měrná vodivost [S/cm] ρ měrný odpor [Ωcm]

Měření vodivosti vrstev Závislost měrné vodivosti na teplotě vypařování hliníkového prekurzoru Závislost měrné vodivosti vrstvy na vzdálenosti substrátu od trysky σ [S/cm] Q He /Q N2 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 QHe/QN2 450/450sccm 85 90 95 100 105 t[ C] σ.10-2 [S/cm] 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Q He /Q N2 0 5 10 15 s[mm] 150/150sccm 300/300sccm 450/450sccm Tcova, Zn= 105 C t= 3 min s= 6 mm Tcova, Zn= 105 C Tcova, Al= 91 C t= 3min

AFM (atomic force microscop) 1000 nm -21.25 na 2.70 nm 1000 nm -21.54 na 500 nm 0.00 nm 500 nm 0 nm 0 nm 500 nm 1000 nm 0 nm 0 nm 500 nm 1000 nm 2.7 nm 1000 nm 7-1000-1 rms = 0.30 nm 1000 nm 500 nm 500 nm 0 nm 0 nm

Měření povrchové homogenity vrstev (profilometrické stanovení drsnosti vrstvy) 100 drsnost vlnitost 50 naměřená data drsnost [Å] 0-50 -100-150 -200 300 250 200 150 100 0 100 200 300 400 500 l [µm] Maximální drsnost= 20-30 nm Tloušťka vrstev= 350 nm 50 0-50 -100-150 0 100 200 300 400 500 l [µm]

Shrnutí na závěr Podařilo se najít podmínky při kterých se opakovaně získává vrstva požadovaných parametrů Námi vytvořené vrstvy jsou transparentní, vodivé, vysoce homogenní a krystalické Vrstvy byly úspěšně dopovány hliníkem, jehož vlivem došlo k prokazatelnému zvýšení jejich vodivosti a jak dále? Využití této metody k nanášení dalších oxidů, předevšímtio 2 Dopování vrstev TiO 2 různými prvky, např. pro posun tzv. absorpční hrany do viditelné oblasti Nanášení vrstev na substráty s nízkou tepelnou odolností Tvorba ochranných tenkých vrstev pro povrchově vázané primární absorbenty fotonového toku (např. FTC)