Artykuł metodologiczny

Pasywacja kwasem fluorowodorowym wzmocniona światłem: czuła technika wykrywania dużych defektów krzemu

DOI:

10.3791/53614

⸱

4 stycznia 2016

1Research School of Engineering, Australian National University

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Opisano technikę pasywacji powierzchni cieczy RT do badania aktywności rekombinacyjnej masowych defektów krzemu. Aby technika była skuteczna, wymagane są trzy kluczowe etapy: (i) chemiczne czyszczenie i wytrawianie krzemu, (ii) zanurzenie krzemu w 15% kwasie fluorowodorowym oraz (iii) oświetlenie przez 1 minutę.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiono procedurę pomiaru żywotności (>100 μsec) wafli krzemowych poprzez tymczasowe osiągnięcie bardzo wysokiego poziomu pasywacji powierzchni podczas zanurzania płytek w kwasie fluorowodorowym (HF). W tej procedurze wymagane są trzy krytyczne kroki, aby osiągnąć masowy okres użytkowania. Po pierwsze, przed zanurzeniem wafli krzemowych w HF, są one czyszczone chemicznie, a następnie wytrawiane w 25% wodorotlenku tetrametyloamonu. Po drugie, poddane obróbce chemicznej wafle są następnie umieszczane w dużym plastikowym pojemniku wypełnionym mieszaniną HF i kwasu solnego, a następnie centrowane nad cewką indukcyjną w celu pomiarów fotoprzewodnictwa (PC). Po trzecie, aby zahamować rekombinację powierzchni i zmierzyć czas życia masy, płytki są oświetlane pod kątem 0,2 słońca przez 1 minutę za pomocą lampy halogenowej, oświetlenie jest wyłączane i natychmiast wykonywany jest pomiar PC. Dzięki tej procedurze można dokładnie określić charakterystykę masowych wad krzemu. Ponadto przewiduje się, że czuła technika pasywacji powierzchni RT będzie niezbędna do badania masowych defektów krzemu, gdy ich stężenie jest niskie (<10>12 cm-3).

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Krzem monokrystaliczny o wysokiej żywotności (>1 ms) staje się coraz ważniejszy dla wysokowydajnych ogniw słonecznych. Zrozumienie charakterystyki rekombinacji osadzonych zanieczyszczeń było i pozostaje ważnym tematem. Jedną z najczęściej stosowanych technik badania aktywności rekombinacyjnej wrastających defektów jest metoda fotoprzewodnictwa>1. Dzięki tej technice często trudno jest całkowicie oddzielić rekombinację powierzchniową od masowej, co utrudnia badanie cech rekombinacji wyrośniętych defektów. Na szczęście istnieje kilka warstw dielektrycznych, które mogą osiągać bardzo niskie efektywne prędkości rekombinacji powierzchni (Seff

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Konfiguracja eksperymentalna

  1. Znajdź odpowiedni wyciąg do techniki pomiarowej i usuń wszelkie nieistotne urządzenia, aby umożliwić lepszy przepływ powietrza i zmniejszyć bałagan. Nie używaj żadnych chemikaliów innych niż kwas fluorowodorowy (HF) w dygestorium.
  2. Przetestuj jakość wody dejonizowanej (DI) z kranu w dygestorium za pomocą miernika przewodności. Upewnij się, że woda DI ma przewodność co najwyżej 0,055 μS/cm w temperaturze 20 °C.
  3. Umieść tester żywotności nośnika mniejszościowego w okapie wyciągowym. Podłącz do komputera, który znajduje się na stole na zewnątrz okapu.
  4. Włącz komputer i tester żywotnoś....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rysunek 1a pokazuje schemat, a Rysunek 1b pokazuje zdjęcie układu eksperymentalnego. Gdy płytka krzemowa zostanie zanurzona w roztworze HF, a następnie umieszczona na stoliku testera żywotności i zostanie wykonany pomiar (przed oświetleniem), otrzyma się krzywą żywotności, która jest ograniczona przez rekombinację powierzchni, jak pokazano na niebieskich trójkątach na rysunku 2. Jednakże, gdy próbka jest oświetlona przez 1 minutę (gdy jest zanurzona w HF), jak pokazano n.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pomyślne wdrożenie opisanej powyżej techniki pomiaru żywotności krzemu luzem opiera się na trzech kluczowych etapach: (i) chemicznym czyszczeniu i wytrawianiu płytek krzemowych, (ii) zanurzeniu w 15% roztworze HF oraz (iii) naświetleniu na 1 minutę17,18,19. Bez tych etapów nie można z całą pewnością zmierzyć żywotności masy.

Ponieważ technika pomiarowa jest przeprowadzana w RT, jakość pasywacji powierzchni jest wysoce podatna na zanieczyszczenia powierzchniowe (metale, folie organic.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten program został wsparty przez rząd australijski za pośrednictwem Australijskiej Agencji Energii Odnawialnej (ARENA). Rząd Australii nie ponosi odpowiedzialności za poglądy, informacje lub porady wyrażone w niniejszym dokumencie.

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Kwas fluorowodorowy (48%)Merck Millipore,    http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-1003341003340500Szkodliwy i toksyczny. Można użyć dowolnego dostawcy, pod warunkiem, że substancja chemiczna jest odczynnikiem analitycznym (AR).
Kwas solny 32%, ARACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985107209Szkodliwy i toksyczny. Można użyć dowolnego dostawcy, pod warunkiem, że substancja chemiczna jest odczynnikiem analitycznym (AR).
Amoniak (30%) Roztwór ARChem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500mAA005Szkodliwy i toksyczny. Można użyć dowolnego dostawcy, pod warunkiem, że substancja chemiczna jest odczynnikiem analitycznym (AR).
Nadtlenek wodoru (30%)Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-1072091072092500Szkodliwy i toksyczny. Można użyć dowolnego dostawcy, pod warunkiem, że substancja chemiczna jest odczynnikiem analitycznym (AR).
Wodorotlenek tetrametyloamonu (25% w H2O)J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=45629925879-03Szkodliwy i toksyczny. Można użyć dowolnego dostawcy, pod warunkiem, że substancja chemiczna jest odczynnikiem analitycznym (AR).
Okrągły pojemnik z tworzywa sztucznego o pojemności 640 mlSistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-roundJest to dobry pojemnik do przechowywania 15% roztworu HF.
Tester żywotności WCT-120firmy Sinton Instruments http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html
stacją roboczą Dell z pakietem Microsoft Office Pro, kartą do akwizycji danych i oprogramowaniem, w tym oprogramowaniem Sinton na podstawie istniejącej licencji.Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com
Halogenowa lampa optyczna, ELH 300 W, 120 VOSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx54776Można użyć dowolnej równoważnej lampy.
Źródło zasilania napięciemDomowy zasilaczMożna użyć dowolnego zasilacza, pod warunkiem, że może wytwarzać do 90 woltów i 1-5 amperów.
Miernik przewodnościWTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdfLF330

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sinton, R. A., Cuevas, A. Contactless determination of current-voltage characteristics and minority-carrier lifetimes in semiconductors from quasi-steady-state photoconductance data. Appl. Phys. Lett. 69 (17), 2510-2512 (1996).
  2. Wan, Y., McIntosh, K. R., Thomson, A. F., Cuevas, A.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Pomiary fotoprzewodno ciczyszczenie wafli krzemowychtrawienie w TMAHpasywacja w temperaturze pokojowejo wietlanie lamp halogenowkonfiguracja testera czasu yciahamowanie rekombinacji powierzchniowejpomiar czasu ycia w obj to ci

Powiązane artykuły