ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΜΙΚΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ ΑΠΟ ΕΚΚΕΝΩΣΕΙΣ ECWR ΣΙΛΑΝΙΟΥ - ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Transcript

1 ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΜΙΚΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ ΑΠΟ ΕΚΚΕΝΩΣΕΙΣ ECWR ΣΙΛΑΝΙΟΥ - ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ Ε. Φαρσάρη, Α. Γ. Καλαμπούνιας, Ε. Αμανατίδης, Δ. Ματαράς Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, Ρίο ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η εναπόθεση υμενίων μικροκρυσταλλικού πυριτίου από εκκενώσεις συντονισμού κύματος ηλεκτρονιακού κυκλότρου (ECWR) μιγμάτων σιλανίου - υδρογόνου. Συγκεκριμένα εξετάσθηκε η επίδραση της παρεχόμενης στο πλάσμα ισχύος και της σύστασης του μίγματος τόσο στον ρυθμό εναπόθεσης όσο και στις φυσικοχημικές ιδιότητες των υμενίων. Η χρήση της ECWR πηγής οδήγησε σε ρυθμούς έως και 5 φορές υψηλότερους από τους ρυθμούς που επιτυγχάνονται στους βιομηχανικούς χωρητικά συζευγμένους αντιδραστήρες πλάσματος παρέχοντας παράλληλα ένα μεγάλο εύρος συνθηκών που οδηγούν σε υλικά εντός της ζώνης μετάβασης από την άμορφη στην κρυσταλλική φάση. Υμένια που παρασκευάσθηκαν σε υψηλούς ρυθμούς εναπόθεσης (~1.4 nm/sec) παρουσίασαν ιδιαίτερα σταθερές φυσικοχημικές ιδιότητες κατά την έκθεσή τους στην ατμόσφαιρα, γεγονός που υποδεικνύει ότι η εναπόθεση υψηλής ποιότητας υλικών είναι εφικτή σε αντιδραστήρες ECWR. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο όρος μικροκρυσταλλικό πυρίτιο περιγράφει ένα μεγάλο εύρος μικτών υλικών στα οποία νανο-κρύσταλλοι διαφορετικών διαστάσεων και προσανατολισμών αναπτύσσονται σε μια μήτρα ατόμων πυριτίου. Τα υλικά αυτά παρουσιάζουν ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον λόγω της ευρείας χρήσης τους σε οπτοηλεκτρονικες διατάξεις όπως τα φωτοβολταϊκά κελιά λεπτών υμενίων, τα τρανζίστορ λεπτών υμενίων (TFTs) και οι οπτικοί αισθητήρες[1-3]. Στην παρούσα εργασία εστιάζουμε στην εναπόθεση υμενίων μικροκρυσταλλικού πυριτίου κατάλληλων για την ενσωμάτωσή τους σε φωτοβολταϊκά κελιά. Η βιομηχανική παραγωγή του μικροκρυσταλλικού πυριτίου πραγματοποιείται μέσω χημικής εναπόθεσης ατμών υποβοηθούμενης με πλάσμα. Οι αντιδραστήρες που χρησιμοποιούνται είναι χωρητικής σύζευξης (CCP) και ως πρόδρομη ένωση χρησιμοποιείται το σιλάνιο (SiH 4 ) σε μίγματά του με υδρογόνο. Οι ρυθμοί εναπόθεσης που επιτυγχάνονται σήμερα είναι της τάξης των 5 Å/sec γεγονός που καθιστά την εναπόθεση του μικροκρυσταλλικού πυριτίου ως το βραδύτερο και το πλέον κοστοβόρο στάδιο στη διαδικασία παραγωγής. Η αύξηση του ρυθμού εναπόθεσης αποτελεί ένα από τα βασικότερα ζητήματα της επιστημονικής έρευνας διεθνώς, αφού αυτή θα οδηγήσει αφ ενός στην μείωση του κόστους παραγωγής και αφ ετέρου στην αύξηση της ετήσιας παραγωγής φωτοβολταϊκών πάνελ. Για το σκοπό αυτό έχει προταθεί τόσο η τροποποίηση της διεργασίας στους ήδη υπάρχοντες χωρητικά συζευγμένους αντιδραστήρες ( αύξηση της συχνότητας λειτουργίας, αύξηση της πίεσης της διεργασίας, χρήση εναλλακτικών πρόδρομων μιγμάτων) όσο και η χρήση πηγών πλάσματος υψηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων ( hollow cathode, επαγωγικά συζευγμένοι αντιδραστήρες, ECR πηγές) [4-9]. Στόχος της εργασίας είναι η διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης μιας πηγής πλάσματος συντονισμού κύματος ηλεκτρονιακού κυκλότρου (ECWR) για την επίτευξη υψηλών ρυθμών εναπόθεσης υμενίων υδρογονωμένου πυριτίου κατάλληλου για την ενσωμάτωσή του σε φωτοβολταϊκά κελιά. Οι εκκενώσεις ECWR είναι επαγωγικά συζευγμένες εκκενώσεις εντός ασθενούς στατικού μαγνητικού πεδίου (Bst <200 Gauss) ικανές να παράγουν πλάσμα χαμηλής πίεσης και υψηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων. Οι ECWR πηγές αποτελούνται από ένα πηνίο, συνήθως μιας σπείρας, το οποίο τροφοδοτείται από γεννήτρια ραδιοσυχνότητας και το οποίο περιβάλλει τον χώρο στον οποίο αναπτύσσεται το πλάσμα. Tο στατικό μαγνητικό πεδίο δημιουργείται κάθετα στον άξονα του rf πηνίου από πηνία Helmholtz. Ανάλογα με την ένταση του στατικού μαγνητικού πεδίου, τη ραδιοσυχνότητα διέγερσης αλλά και τις διαστάσεις του πλάσματος, οι εκκενώσεις αυτού του τύπου παρουσιάζουν σημαντική αύξηση της πυκνότητας των ηλεκτρονίων. Ο Β. Pfeiffer [10] απέδωσε την αύξηση της πυκνότητας των ηλεκτρονίων στη διάδοση κυμάτων κυκλότρου στο πλάσμα και προσδιόρισε τη μεγιστοποίησή της όταν η διάσταση του πλάσματος κατά τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος είναι περιττό πολλαπλάσιο του μισού μήκους κύματος. Πειραματικά, για δεδομένη ραδιοσυχνότητα διέγερσης, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων αυξάνεται μεταβάλλοντας την τιμή του στατικού μαγνητικού πεδίου και λαμβάνει τιμές έως δύο τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες απουσία του στατικού μαγνητικού πεδίου [11]. Εξαιτίας των υψηλών τιμών της πυκνότητας των ηλεκτρονίων, η χρήση ECWR πηγών έχει προταθεί για διάφορες διεργασίες ιονισμού αλλά και για την εναπόθεση υμενίων υδρογονωμένου πυριτίου και γερμανίου, νιτριδίου του βορίου και του άνθρακα κ.λ.π.[12].

2 Deposition Rate (nm/sec)? Σχήμα 1. Πειραματική διάταξη H2 line Dc line Rf line (13.56 MHz) Matching network Rf coil Helmholtz coil SiH4 line SiH4 line Turbomolecular pump Rotary pump Roots pump ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Στο σχήμα 1 παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για την εναπόθεση των υμενίων υδρογονωμένου πυριτίου. Η ECWR πηγή (Copra DN250, CCR Technology) είναι τοποθετημένη κατακόρυφα σε έναν θάλαμο υψηλού κενού. Η πηγή αποτελείται από ένα χάλκινο πηνίο μιας σπείρας το οποίο τροφοδοτείται ηλεκτρικά από γεννήτρια ραδιοσυχνότητας (13.56 MHz) μέσω κατάλληλου προσαρμοστή εμπέδησης. Το απαιτούμενο στατικό μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από πηνία Helmholtz τα οποία βρίσκονται εξωτερικά του rf πηνίου. Η βάση στήριξης των υποστρωμάτων είναι γειωμένη και βρίσκεται σε απόσταση 10 cm από την πηγή. Ένα εξωτερικό σύστημα θέρμανσης επιτρέπει τον έλεγχο της θερμοκρασίας του υποστρώματος η οποία στο σύνολο των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν διατηρήθηκε στους 200 ο C. Η τροφοδοσία του υδρογόνου γίνεται απ ευθείας στο κέντρο της πηγής ενώ το σιλάνιο τροφοδοτείται μέσω δύο συμμετρικά τοποθετημένων βαλβίδων στο χώρο μεταξύ της πηγής και της βάσης στήριξης των υποστρωμάτων. Το σύστημα άντλησης του αντιδραστήρα περιλαμβάνει μια περιστροφική, μια roots και μια τουρμπομοριακή αντλία, υψηλής αντλητικής ικανότητας που επιτρέπουν τη διατήρηση χαμηλής πίεσης ακόμα και για υψηλές παροχές αερίων. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας η πίεση διατηρήθηκε σταθερή στα 1x10-2 mbar ενώ οι παράμετροι που εξετάσθηκαν ήταν η παρεχόμενη στο πλάσμα ισχύς και το ποσοστό του σιλανίου στο μίγμα. Ως υποστρώματα χρησιμοποιήθηκαν γυαλιά τύπου Corning καθώς και δίσκοι (wafers) κρυσταλλικού πυριτίου. Αμέσως μετά την εναπόθεση πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός των υλικών με τρεις μεθόδους: φασματοσκοπία laser-raman, φασματοσκοπία απορρόφησης υπέρυθρου και μικροσκοπία ατομικών δυνάμεων. Για τη διέγερση του φαινομένου Raman χρησιμοποιήθηκε αερόψυκτο laser He-Cd (Kimmon Electric Co.) το οποίο λειτουργεί στα nm. Για τη λήψη των φασμάτων, η δέσμη κατευθύνεται στο δείγμα μέσω οπτικού μικροσκοπίου κατάλληλου για σημειακή ανάλυση ενώ η σκεδαζόμενη ακτινοβολία αναλύεται από κατάλληλο φασματογράφο ( Jobin Yvon,,UV Vis Labram HR-800) ο οποίος λειτουργεί στο υπεριώδες ορατό. Για τη λήψη των φασμάτων IR των υλικών χρησιμοποιήθηκε φασματόμετρο Bruker Equinox 55 ενώ για τη μορφολογική μελέτη των υλικών χρησιμοποιήθηκε μικροσκόπιο ατομικών δυνάμεων NTEGRA prima της NTMDT. Ο ρυθμός εναπόθεσης των υμενίων προσδιορίστηκε ex situ από μετρήσεις φασματοσκοπίας υπεριώδους - ορατού ακολουθώντας τη μεθοδολογία που περιγράφεται στην αναφορά [13]. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Σχήμα 2. Ρυθμός εναπόθεσης συναρτήσει της παρεχόμενης στο πλάσμα ισχύος % 43 % Power (Watt)

3 Raman Intensity (a.u.) Raman Crystallinity (%) Η μελέτη του ρυθμού εναπόθεσης συναρτήσει της ισχύος παργαματοποιήθηκε για δύο μίγματα σιλανίου υδρογόνου (30 και 43 % σε σιλάνιο) διατηρώντας την πίεση της διεργασίας σταθερή στα 1x10-2 mbar. Στο σχήμα 2 παρουσιάζονται τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Και για τα δύο μίγματα παρατηρείται σταδιακή αύξηση του ρυθμού εναπόθεσης με την ισχύ γεγονός που σχετίζεται με τη ματαβολή της πυκνότητας των ηλεκτρονίων στην εκκένωση. Στις εκκενώσεις ECWR η πυκνότητα των ηλεκτρονίων μεταβάλλεται γραμμικά με την παρεχόμενη στο πλάσμα ισχύ [14]. Έτσι, με την αύξηση της ισχύος ενισχύεται η διάσπαση του σιλανίου προς ρίζες SiH x (x 3), οι οποίες διαχεόμενες προς την επιφάνεια αποτελούν τους δομικούς λίθους του υμενίου. Παράλληλα η διατήρηση της πίεσης της διεργασίας στα 1x10-2 mbar περιορίζει σημαντικά τις δευτερογενείς αντιδράσεις πολυμερισμού του σιλανίου στην αέρια φάση, επιτρέποντας στα προϊόντα της διάσπασης του σιλανίου να συμμετέχουν στην ανάπτυξη του υμενίου. Αξίζει να σημειωθεί ότι σε όλο το εύρος των πειραματικών συνθηκών που εξετάσθηκαν, ο ρυθμός εναπόθεσης είναι σαφώς μεγαλύτερος από τους ρυθμούς που επιτυγχάνονται στους χωρητικά συζευγμένους αντιδραστήρες και λαμβάνει τιμές μεγαλύτερες των 2nm/sec για παρεχόμενη ισχύ μεγαλύτερη των 700Watt. Αμέσως μετά την εναπόθεση όλα τα υμένια μελετήθηκαν με φασματοσκοπία laser Raman. Στο σχήμα 3 παρουσιάζονται τα φάσματα Raman των υμενίων που εναποτέθηκαν από μίγμα 30 % σε σιλάνιο αυξάνοντας την παρεχόμενη ισχύ. Στο φάσμα του υμενίου που παρασκευάσθηκε στη χαμηλότερη ισχύ (300 Watt) εντοπίζεται μια ευρεία κορυφη σε κυματαριθμό ~480 cm -1 η οποία αντιστοιχεί στην άμορφη φάση του υλικού. Καθώς η ισχύς αυξάνει, στο φάσμα εμφανίζεται μια επιπλέον στενή κορυφή σε κυματαριθμό ~517 cm -1 η οποία αντιστοιχεί στην κρυσταλλική φάση του υλικού. Προκειμένου να υπολογιστεί η κρυσταλλικότητα των υμενίων πραγματοποιήθκε αποσυνέλιξη των φασμάτων Raman χρησιμοποιώντας τρεις συναρτήσεις Gauss με κέντρο : στα ~480 cm -1 για την άμορφη φάση, στα ~517 cm -1 για την κρυσταλλική φάση και μια στα ~505 cm -1 η οποία αποδίδεται στα όρια των κόκκων και για κρυσταλλίτες μικρότερους των 5 nm. Η τελική τιμή της κρυσταλλικότητας προσδιορίστηκε από την εξίσωση που πρότειναν οι Bustarret et al [15]: όπου I το εμβαδόν κάθε επιμέρους κορυφής και y ο συντελεστής διόρθωσης λόγω των διαφορετικών ενεργών διατομών σκέδασης της άμορφης και της κρυσταλλικής φάσης. Για τους υπολογισμούς χρησιμοποιήθηκε η τιμή y = Στο σχήμα 4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα συναρτήσει της ισχύος για υμένια που εναποτέθηκαν σε υποστρώματα γυαλιού. Η κρυσταλλικότητα των υλικών παρουσιάζει σταδιακή αύξηση με την παρεχόμενη ισχύ και μεγιστοποιείται στα 700Watt για το μίγμα 30 % σε σιλάνιο. Η εναπόθεση κρυσταλλικών υλικών από μίγματα υψηλής συγκέντρωση σε σιλάνιο αποτελεί σημαντική διαφοροποίηση από τους συμβατικούς, χωρητικά συζευγμένους, αντιδραστήρες στους οποίους η κρυστάλλωση των υλικών επιτυγχάνεται από μίγματα έως 10% σε σιλάνιο. Η εναπόθεση υψηλά κρυσταλλικών υλικών στην ECWR πηγή, ακόμα και για υψηλές συγκεντρώσεις σιλανίου, οφείλεται στην υψηλή διάσπαση των αερίων του μίγματος και την παραγωγή ατομικού υδρογόνου. Το ατομικό υδρογόνο που φτάνει στην επιφάνεια του υμενίου καθορίζει εν πολλοίς την κρυσταλλικότητα των υλικών [16]. Καθώς το ατομικό υδρογόνο παράγεται και από τα δύο αέρια του μίγματος, η ενίσχυση της διάσπασής τους με την αύξηση της ισχύος επιτρέπει την εναπόθεση μικροκρυσταλλικών υλικών σε ένα μεγάλο εύρος συνθηκών. Αξίζει να σημειωθεί ότι η ζώνη μετάβασης του υλικού από την άμορφη στην κρυσταλλική φάση είναι πιο διευρυμένη για το μίγμα 43 % σε σιλάνιο. Ο προσδιορισμός της ζώνης μετάβασης είναι αναγκαίος δεδομένου ότι τα υλικά που εναποτίθενται εντός της ζώνης μετάβασης είναι τα πλέον κατάλληλα για την ενσωμάτωσή τους σε φωτοβολταϊκά κελιά λεπτών υμενίων [17]. Σχήμα 3. Φάσματα Raman υμενίων υδρογονωμένου πυριτίου. Σχήμα 4. Κρυσταλλικότητα υμενίων συναρτήσει της ισχύος. 30 % SiH % 30% optimum for solar cells 700 W 600 W 500 W 400 W 300 W Raman Shift (cm -1 ) Power (Watt)

4 FTIR Intensity (a.u.) FTIR Intensity (a.u.) Σχήμα 5. Φάσματα απορρόφησης υπέρυθρου υμενίων μικροκρυσταλλικού πυριτίου αμέσως μετά την εναπόθεση: a) συνολικό φάσμα απορρόφησης και b) περιοχή των δονήσεων τάσης δεσμών Si-Hx. a) 1000 Watt 900 Watt 800 Watt 700 Watt 600 Watt b) 1000 Watt 900 Watt 800 Watt 700 Watt 600 Watt LSM HSM Wavenumber (cm -1 ) wavenumber (cm -1 ) Προκειμένου να μελετηθεί ο τρόπος σύνδεσης του υδρογόνου στα υμένια, τα υλικά που εναποτέθηκαν σε υποστρώματα κρυσταλλικού πυριτίου εξετάσθηκαν με φασματοσκοπία απορρόφησης υπέρυθρου. Στο σχήμα 5a παρουσιάζονται τα φάσματα υλικών υψηλής κρυσταλλικότητας που εναποτέθηκαν με ρυθμούς μεγαλύτερους των 1.7 nm/ sec από μίγμα 43 % σε σιλάνιο μεταβάλλοντας την ισχύ από 600 έως 1000 Watt. Στο φάσμα διακρίνονται τρεις περιοχές απορρόφησης: cm -1, cm -1 και cm -1 οι οποίες αποδίδονται στις δονήσεις σείσης, τις δονήσεις κάμψης και τις δονήσεις τάσης των δεσμών SiH x αντίστοιχα [18]. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η περιοχή των δονήσεων τάσεων ( σχήμα 5b) η οποία μπορεί να διαχωριστεί σε δύο επί μέρους περιοχές, μια για χαμηλούς κυματαριθμούς (~2000 cm -1, LSM) η οποία αποδίδεται στην παρουσία του υδρογόνου ως σημειακή ατέλεια στο άμορφο μέρος του υλικού και μια για υψηλούς κυματαριθμούς (~2090 cm -1, ΗSM) η οποία αποδίδεται στην παρουσία του υδρογόνου στο διάκενο μεταξύ των κρυστάλλων του υλικού. Καθώς αυξάνει η παρεχόμενη στο πλάσμα ισχύς, η σχετική συνεισφορά των δύο αυτών κορυφών φαίνεται να διαφοροποιείται γεγονός που σχετίζεται άμεσα με την κρυσταλλικότητα των υμενίων. Όσο αυξάνει η κρυσταλλικότητα του υλικού και η άμορφη φάση δεν επαρκεί για να καλύψει το διάκενο μεταξύ των κρυστάλλων, τόσο περισσότερο πορώδες είναι το υλικό με αποτέλεσμα στο φάσμα να ανιχνεύονται κυρίως οι δεσμοί SiH x στην επιφάνεια των πόρων (ΗSM κορυφή). Η παρουσία πορώδους στα υμένια καθώς και η αύξησή του με την κρυσταλλικότητα διαπιστώθηκε και από τη μορφολογική μελέτη των υλικών με μικροσκοπία ατομικών δυνάμεων. Στο σχήμα 6 παρουσιάζονται οι εικόνες AFM υλικών διαφορετικής κρυσταλλικότητας τα οποία εναποτέθηκαν αυξάνοντας την ισχύ. Αν και όλα τα υλικά παρουσιάζουν RMS τραχύτητα μικρότερη των 5nm, είναι εμφανής η παρουσία πόρων στην επιφάνεια. Το αυξημένο πορώδες σε υμένια υδρογονωμένου πυριτίου έχει διαπιστωθεί ότι συμβάλλει σημαντικά στην ταχεία οξείδωσή τους κατά την έκθεσή τους στην ατμόσφαιρα. Σχήμα 6. Μορφολογία υμενίων διαφορετικής κρυσταλλικότητας. άμορφο 37% 55 % 56%

5 FTIR Intensity (a.u.) Σχήμα 7. IR φάσματα υμενίων έπειτα από την έκθεσή τους στην ατμόσφαιρα 1.8 nm/ sec 1.5 nm/sec 1.4 nm/sec wavenumber (cm -1 ) Προκειμένου να διερευνηθούν πιθανά φαινόμενα οξείδωσης, υλικά κρυσταλλικότητας ~ 55% τα οποία εναποτέθηκαν με ρυθμούς μεταξύ nm/sec μελετήθηκαν με φασματοσκοπία απορρόφησης υπέρυθρου έπειτα από την έκθεσή τους στην ατμόσφαιρα. Στο σχήμα 7 παρουσιάζεται η περιοχή των δονήσεων τάσης των υμενίων έπειτα από την έκθεσή τους για 1 μήνα. Στα δείγματα που εναποτέθηκαν με ρυθμούς μεγαλύτερους των 1.5 nm/sec στο φάσμα εμφανίζονται δύο επιπλέον κορυφές σε κυματαριθμούς ~2190 cm -1 και ~2250 cm -1 οι οποίες αποδίδονται σε δεσμούς O y Si-H x σηματοδοτώντας την οξείδωση των υλικών από την υγρασία της ατμόσφαιρας [19]. Ωστόσο οι κορυφές αυτές δεν εμφανίζονται στο φάσμα του υμενίου που εναποτέθηκε με ρυθμό 1.4 nm/sec, γεγονός που υποδεικνύει ότι η χρήση της ECWR πηγής επιτρέπει την εναπόθεση υψηλής ποιότητας υλικών με ρυθμούς υπερδιπλάσιους από τον βιομηχανικό ρυθμό. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία εξετάσθηκε η δυνατότητα χρήσης μια πηγής πλάσματος συντονισμού κύματος ηλεκτρονιακού κυκλότρου (ECWR) για την εναπόθεση υμενίων υδρογονωμένου πυριτίου από μίγματα σιλανίου υδρογόνου. Συγκεκριμένα εξετάσθηκε η επίδραση της παρεχόμενης στο πλάσμα ισχύος και της περιεκτικότητας του μίγματος σε σιλάνιο τόσο στο ρυθμό εναπόθεσης όσο και στις φυσικοχημικές ιδιότητες του υλικού. Οι ρυθμοί εναπόθεσης που επετεύχθησαν με τη χρήση της ECWR πηγής υπερβαίνουν τους ρυθμούς που επιτυγχάνονται στους χωρητικά συζευγμένους αντιδραστήρες και μάλιστα ο μέγιστος ρυθμός (2.5 nm/sec) είναι πενταπλάσιος από τον βιομηχανικό ρυθμό. Η αύξηση του ρυθμού αποδίδεται στην υψηλό ρυθμό διάσπασης του σιλανίου λόγω της υψηλότερης, σε σχέση με τους CCP αντιδραστήρες, πυκνότητας των ηλεκτρονίων και του περιορισμού των δευτερογενών αντιδράσεων στην αέρια φάση. Τόσο ο ρυθμός εναπόθεσης όσο και η κρυσταλλικότητα των υλικών ενισχύονται με αύξηση της παρεχόμενης στο πλάσμα ισχύος ως αποτέλεσμα της αύξησης της πυκνότητας των ηλεκτρονίων. Η ενίσχυση του ρυθμού διάσπασης των δύο αερίων επιτρέπει την αύξηση της συγκέντρωσης τόσο των ριζών SiH x (x 3) οι οποίες αποτελούν τους δομικούς λίθους του υμενίου, όσο και του ατομικού υδρογόνου το οποίο συμβάλλει στην κρυστάλλωση του υλικού. Η μελέτη των υμενίων με φασματοσκοπία απορρόφησης υπέρυθρου και με μικροσκοπία ατομικών δυνάμεων κατέδειξε ότι τα υλικά υψηλής κρυσταλλικότητας που εναποτέθηκαν με υψηλούς ρυθμούς παρουσιάζουν αυξημένο πορώδες γεγονός που επιτρέπει την ταχεία οξείδωσή τους κατά την έκθεσή τους στην ατμόσφαιρα. Ωστόσο, υλικά ενδιάμεσης κρυσταλλικότητας που εναποτέθηκαν με ρυθμούς της τάξης των 1.4 nm/sec δεν εμφανίζουν σημαντικά φαινόμενα οξείδωσης. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα εργασία έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) Ερευνητικό Χρηματοδοτούμενο Έργο : Ηράκλειτος ΙΙ. Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης μέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1]. Shah A.V., Meier J., Vallat-Sauvain E, Wyrsch N., Kroll U., Droz C. and Graf U., Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 78 : 469 (2003). [2]. Chan K.Y., Knipp D., Gordijn A. and Stiebig H., J. Appl. Phys. 104: (2008). [3]. Stiebig H., Moulin E. and Rech B., Thin Solid Films 515:7522 (2007). [4]. Roschek T., Repmann T., Muller J., Rech B. and Wagner H. J. Vac. Sci. Technol. A 20:492 (2002). [5]. Fukawa M., Suzuki S., Guo L., Kondo M. and Matsuda A., Sol. Energy Mater. Sol. Cells 66:217 (2001).

6 [6]. Kosku N. and Miyazaki S. Thin Solid Films 511:265 (2006). [7]. Hammad A., Amanatides E., Mataras D. and Rapakoulias D., Thin Solid Films :255(2004). [8]. Π. Δημητρακέλλης, Διδακτορική Διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών (2014). [9]. Roca i Cabarrocas P., Bulkin P., Daineka D., Dao T.H., Leempoel P., Descamps P., Kervyn de Meerendre T. and Charliac J., Thin Solid Films 516: 6834 (2008). [10]. Pfeiffer B., J. Appl. Phys. 37 4:1624 (1966). [11]. Oechsner H., Scheib M. and Goebel H., Thin Solid Films 341:101 (1999). [12]. Oechsner H., Vacuum 83:727 (2009). [13]. Αλεξίου Γ., Περδικάρη Β., Δημητρακέλλης Π., Φαρσάρη Ε., Καλαμπούνιας Α.Γ., Αμανατίδης Ε. και Ματαράς Δ., 9 ο Πανελλήνιο Επιστημονικό Συνέδριο Χημικής Μηχανικής, Αθήνα (2013). [14]. Schreiber S.J., Thesis, Cambridge University (2001). [15]. Bustarred E., Hachicha M. A. And Brunel M., Appl. Phys. Letters 52:1675 (1988). [16]. Matsuda A, Thin Solid Films 337:1 (1999). [17]. Droz C., Vallat Sauvain E., Bailat J. and Feiknecht L., Sol. Energy Mater. Sol. Cells 82:61 (2004). [18]. Brodsky M.H., Cardona M. and Cuomo J.J., Phys, Rev. B 16:3556 (1977). [19]. Bronneberg A.C., Smets A.H.M., Creatore M. and Van de Sanden M.C.M., J. Non-Cryst. Solids 357 :884 (2011).