1 / 39

2. gyakorlat

2. gyakorlat. Készítette: Földváry Árpád e-mail: foldvary@eet.bme.hu. Si adalékolása. Ionimplantáció hideg eljárás adalékbevitel elektromos energiával kristályroncsolódás helyreállító hőkezelés tetszőleges profil!. Si adalékolása. Si adalékolása napelemben. Szelektív emitter

lixue
Download Presentation

2. gyakorlat

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. 2. gyakorlat Készítette: Földváry Árpád e-mail: foldvary@eet.bme.hu

  2. Si adalékolása • Ionimplantáció • hideg eljárás • adalékbevitel elektromos energiával • kristályroncsolódás • helyreállító hőkezelés • tetszőleges profil! Napelemek - 2. gyakorlat

  3. Si adalékolása Napelemek - 2. gyakorlat

  4. Si adalékolása napelemben • Szelektív emitter • egyszerű és folyamatos eljárás • teljesen automatizálható • nagy hatásfok is elérhető Napelemek - 2. gyakorlat

  5. Si adalékolása • Szilárd fázisú diffúzió • magas hőmérsékletű folyamat • adalékbevitel termikus energiával, hajtóerő: koncentráció gradiens • párhuzamosan oxidréteg kialakítható • profil: exponenciális függvények, felületi maximum Napelemek - 2. gyakorlat

  6. Si adalékolása Napelemek - 2. gyakorlat

  7. Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si vakancia adalék atom Diffúziós mechanizmus Az adalékanyag mozgása két mechanizmussal történhet: - rácsközi (intersticiális) módon - rácsponti (szubsztitúciós) módon Intersticiális Szubsztitúciós adalék atom Napelemek - 2. gyakorlat

  8. Diffúziós mechanizmus • Valamennyi adalékatom (P, As, Sb, B, In, Ga, stb.)szubsztitúciós mechanizmussal diffundál a Si-ban. • Au és egyes fém atomok jellemzően intersticiális mechanizmussal diffundálnak (igen gyors diffúzió!). • Szubsztitúciós diffúzió vakanciák megléte esetén mehet végbe. • Vannak olyan diffúziós mechanizmusok is, melyek folyamán szubsztitúciós adalékok mind a vakanciákat, mind az intersticiális helyeket kihasználják. Napelemek - 2. gyakorlat

  9. Diffúziós állandó Feltételezzük, hogy a diffúziós állandó NEM függ az adalékkoncentrációtól, valamint D0 függ a hőmérséklettől, de a diffúzióra használt hőmérsékleteken elhanyagolható. A diffúzió hőmérsékletfüggése exponenciális, a diffúziós állandón keresztül jellemezhető. Napelemek - 2. gyakorlat

  10. Diffúziós állandók Si-ban Napelemek - 2. gyakorlat

  11. Diffúziós állandók SiO2-ban Napelemek - 2. gyakorlat

  12. A diffúzió matematikája A diffúzió olyan mechanizmus, melyben az atomok véletlenszerű (Brown) mozgással haladnakkeresztül egy testen. Az 1800-as évek közepén Fick két differenciál egyenletet adott meg, egy vékony membránon keresztüli anyagáramlás jellemzésére. Fick I. egyenlet: Napelemek - 2. gyakorlat

  13. A diffúzió matematikája Fick II. egyenlet: kimondja, hogy a membránon keresztül a koncentráció időbeli megváltozása arányos az ugyanitt fellépő koncentráció gradiens megváltozásának sebességével: A koncentráció hely szerinti függésének, N(x) meghatározásához megadott határfeltételek mellett kell megoldani, de D nem helyfüggő feltételezéssel. Napelemek - 2. gyakorlat

  14. Diffúzió állandó felületi koncentráció mellett • Állandó felületi koncentráció biztosításának esete,anyagfelvitel a felületre. • Kezdeti feltétel: • N(x>0, t=0) = 0 • Határfeltételek: • N(x=0, t>0) = N0 = állandó • (szilárd oldékonyság szabja meg az adott hőfokon) Napelemek - 2. gyakorlat

  15. Szilárd oldékonyság Napelemek - 2. gyakorlat

  16. Leválasztás Napelemek - 2. gyakorlat

  17. Diffúzió állandó felületi koncentráció mellett A határfeltételek behelyettesítésével megkapjuk a profil-egyenletet, amely egy erfc függvény: A p-n átmenet mélysége abból a feltételből határozható meg, hogy a p-n átmeneten N(x)=NB NB – szelet adalékkoncentrációja Hibafüggvény menete Napelemek - 2. gyakorlat

  18. lgN No = állandó felületi koncentráció N0 tl1tl2 tl3 NB x1 x2 x3 X, μm Diffúzió állandó felületi koncentráció mellett tl3> tl2> tl1 tl = leválasztás ideje Qa bevitt anyagmennyiség, vagyis a görbe alatti terület Napelemek - 2. gyakorlat

  19. Leválasztás paramétereinek számítása NB/N0 hányadoshoz tartózó z értékét megkeresni a diffúziós profil erfc függvényén. pl: N0=4∙1020; NB=1015; T=1000°C; Dl=3∙10-14 cm2/s; tl=1500s Napelemek - 2. gyakorlat

  20. Diffúzió profilja (erfc függvény) Napelemek - 2. gyakorlat

  21. Diffúziós állandók Si-ban Napelemek - 2. gyakorlat

  22. adalékolttartomány SiO2 SiO2 xj Si Kétlépéses diffúzió: leválasztás (elő-diffúzió) • Állandó felületi koncentráció biztosítása: leggyakrabban kemencében, 900-1100ºC közötti hőmérsékleten, állandó diffúziós forrásból választjuk le N2 gázban. Így a felületen nem alakul ki „védőréteg”. • Időtartama 30-60 perc. • A forrás lehet szilárd, folyadék vagy gáz halmazállapotú. • xj≤ 0.5μm(többnyire tized μm) Napelemek - 2. gyakorlat

  23. Diffúziós források • A gyakorlatban alkalmazott adalékanyagok: • p: B, Ga, In, Al • n: P (nagy szilárd oldékonyság, anomáliák), As (kis D), Sb • Diffúziós források típusai: • szilárd: B2O3; P2O5; As2O3 • folyadék: Foszfor-oxid-klorid (POCl3); BBr3; AsCl3 • gáz: Diborán (B2H6); Foszfin (PH3); AsH3 • Legjobban kezelhetők a technológia szempontjából a gáz halmazállapotú források, inert vivőgázba keverve (0,1-1%), de: mérgezőek vagy robbanásveszélyesek. Napelemek - 2. gyakorlat

  24. Diffúziós kályha és a gázrendszer Kifújás Gáztisztító berendezés Gáz égetés Gáz vezérlő Diffúziós cső PH3 N2 O2 H2 Napelemek - 2. gyakorlat

  25. Diffúzió szilárd forrásból bór tárcsából: 2B2O3 + 3Si → 4B + 3SiO2 A leválasztás csak semleges gázban történhet Napelemek - 2. gyakorlat

  26. Behajtás Napelemek - 2. gyakorlat

  27. Diffúzió véges anyagmennyiségből Behajtás: az adalékatomokat a felület közeléből a megkívánt mélységbe juttatjuk. • Kiindulási feltétel: már van felvitt anyag a felület közelében. • Határfeltétel: • azaz nem vész el adalékatom az oxidba • Q= állandó Napelemek - 2. gyakorlat

  28. Diffúzió véges anyagmennyiségből • A behajtás rendszerint oxidációval együtt történik (további maszkolás céljából), ezért a ∂N(x,t)/∂x|x = 0 feltétel NEM IGAZ! • Adalékanyag mindig átkerül az oxidba, részben a befelé növekedő oxid miatt, részben az adalékatomok szegregációja miatt. • Továbbá: annak feltétele, hogy a határfeltétel szerint x=0 helyről számíthassuk a profilt az, hogy az ott lévő anyag valóban végtelenül kis mélységben legyen. Napelemek - 2. gyakorlat

  29. lgN N0 Q = állandó(görbe alatti terület) tb1tb2 tb3 NB X, μm x1 x2 x3 Diffúzió véges anyagmennyiségből A kialakult diffúziós profil Gauss eloszlású tb3> tb2> tb1 tb = behajtás ideje Napelemek - 2. gyakorlat

  30. Behajtás paramétereinek számítása NB/N0 hányadoshoz tartózó z értékét megkeresni a diffúziós profil Gauss függvényén. pl: N0=4∙1020; NB=1015; T=1100°C; Dl=3∙10-13 cm2/s; tb=1500s Napelemek - 2. gyakorlat

  31. Diffúzió profilja (Gauss függvény) Napelemek - 2. gyakorlat

  32. Diffúziós állandók Si-ban Napelemek - 2. gyakorlat

  33. SiO2 SiO2 SiO2 Si Kétlépéses diffúzió: behajtás • Termikus úton a megkívánt xj mélységig hajtjuk a diffundáltatandó anyagot. • Q ≈ állandó, állandó anyagmennyiséget diffundáltatunk. • Általában kemencében 1000-1300ºC között végzik. • Időtartama:30 perctől akár 10 óráig. • Oxigén áramban végezhető, ekkor SiO2nő további maszkolás céljából. xj Napelemek - 2. gyakorlat

  34. Diffúzió minősítése Napelemek - 2. gyakorlat

  35. V A I S S S A szelet Négy tű A diffúziós réteg minősítése: négytűs mérés Kimutatható, hogy: Napelemek - 2. gyakorlat

  36. Fajlagos ellenállás (Irvin görbe) 4 tűs mérés → Rs A diffundáltatott réteg p-típusú, valamint w = xj Rs= 50 Ω/□ xj= 1,5 μm Napelemek - 2. gyakorlat

  37. Diffúziós mélység meghatározása • Gömbcsiszolással: • Egy nagy átmérőjű gömbbel belecsiszolunk a szeletbe. • A csiszolatra ezüst-nitrátot cseppentünk és előhívjuk. • Az előhívás hatására az n-típusú rétegre kiválik az ezüst. Napelemek - 2. gyakorlat

  38. d1 d2 Diffúziós mélység meghatározása D=44,5mm – csiszoló gömb átmérője d1=belső kör átmérője d2=külső kör átmérője Napelemek - 2. gyakorlat

  39. Diffúziós mélység meghatározása SRP:spreading resistance probe Napelemek - 2. gyakorlat

More Related