Hahn-Meitner-Institut Berlin



Ähnliche Dokumente
Stefan Seeger, Klaus Ellmer. HMI-Berlin Abteilung Solare Energetik Glienicker Str Berlin.

Optische Eigenschaften metallischer und dielektrischer Dünnfilme bei der Ionenstrahlbeschichtung

Silber-Beschichtung und Implantation von Implantatschrauben

Transparente ZnO:Al 2 O 3 - Kontaktschichten für Cu(In,Ga)Se 2 - Dünnschichtsolarzellen

Beschichtungen mit Polyparylen durch (plasmaunterstützte) Dampfabscheidung

VIOSIL SQ FUSED SILICA (SYNTHETISCHES QUARZGLAS)

S. Seeger, M. Weise, J. Reck, K. Ellmer, R. Mientus

Selektive Abscheidung von Gold via CVD

Abscheidung eines Multilayer-Dünnschichtsystems

FVS-Jahrestagung 2007 Optische Beschichtungen für Solarkollektoren - Technologien und Qualitätssicherung

Entwicklung von CIS Dünnschichtsolarzellen Anknüpfungspunkte zur Nanotechnologie

Messung der Abtragung von Partikeln aus Staubschichten im elektrischen Feld mit überlagerter Korona

Einführung in die optische Nachrichtentechnik. Herstellung von Lichtwellenleitern (TECH)

d Chemical Vapor Deposition (CVD)

11. ThGOT Funktionelle Beschichtungen auf Basis der Sol-Gel-Technik

Über die Herstellung dünner Schichten mittels Sputtern

Transmissionselektronen mikroskopie (TEM)

FinalClean, ein neuer Prozess um ENIG/ ENEPIG Leiterplatten zu Reinigen & Reaktivieren

Richtig schalten - Strom sparen in Netzwerken Strom sparen in Netzwerken

Prozesssteuerung bei kryogenen Prozessen in Echtzeit unter inline und insitu Bedingungen mit dem Sequip-Sensorsystem

Ionen-Energie-Verteilungen beim reaktiven Magnetronsputtern von W-, Cu- und In-Targets in Ar/H 2 S. S. Seeger, K. Harbauer, K.

Analyse von Delta Ferrit und Sigma-Phase in einem hochlegierten Cr-Ni-Stahl mit Hilfe moderner Untersuchungsmethoden

Innovative Beschichtungskonzepte für die Herstellung optischer Schichten. H. Liepack, W. Hentsch

Forschungsreaktor-Brennelementen

Produktübersicht - Kleber und Massen

Zuschnitt von technischen Textilien mittels Plasma

Kathodenzerstäubung bei Atmosphärendruck

Maximale Lagertemperaturen

Produktentwicklung und Produktdatenblätter Fenster und Glas im Bestand

Magnetronsputtern von Sulfiden für die Photovoltaik K. Ellmer, S. Seeger

Info zum Zusammenhang von Auflösung und Genauigkeit

Optik: Teilgebiet der Physik, das sich mit der Untersuchung des Lichtes beschäftigt

Halbleiter-Bragg-Spiegeln. Eine neue Methode zur Metrologie von Dünn- und Vielschichtsystemen


Abb. 1: J.A. Woollam Co. VASE mit AutoRetarder

Feldbusanschluss mit Lichtwellenleiter (LWL) in Linien-/Sterntopologie

Protokoll der Mitgliederversammlung vom

Wiederholung: praktische Aspekte

Elektrische Rasterkraft- mikroskopie an Mikrosystemen und -strukturen

Cross-plane-Messungen zur elektrischen Leitfähigkeit (Cross-plane measurement of the electrical conductivity)

Festigkeit von FDM-3D-Druckteilen

Schwerpunkt 43: Technische Keramik und Pulverwerkstoffe

Ideale und Reale Gase. Was ist ein ideales Gas? einatomige Moleküle mit keinerlei gegenseitiger WW keinem Eigenvolumen (punktförmig)

Dekorative Oberflächenveredelung mit PVD-Technologien

Verbundwerkstoffe mit Multi-Metallmatrix: Neue Chance für MMCs? Joachim Hausmann, Martin Heimeier DLR, Köln

Benötigen wir einen Certified Maintainer?

Zerstäubungsabscheidung von Mg-Legierungen

Leistungsangebot des Methodischen Kompetenzzentrums Synthese

«Die praktische letzte Seite: Piktogramme» Mario Somazzi, Nr. 3/2013-2/2014, S. 40

Leistungsverbesserung von Umformwerkzeugen durch Beschichtung mit ternären Keramikschichten

Photovoltaik-Aktivitäten am Fraunhofer IKTS Kick-Off Solarvalley-International, , Dresden

Wärmerückgewinnungsgerät mit Wärmepumpe

Einfluss eines atmosphärischen Plasmajet auf die Benetzbarkeit von Zahnschmelz

Neue Glaskeramiken mit negativer thermischer Ausdehnung im System BaO-Al 2 O 3 -B 2 O 3

BROTTEIG. Um Brotteig zu machen, mischt ein Bäcker Mehl, Wasser, Salz und Hefe. Nach dem

Thermografische Inspektion

2.8 Grenzflächeneffekte

Übersicht Prüfvorrichtungen

FVS Workshop TCO in Solarmodulen

Simultane Messungen der magnetischen und elektrischen Eigenschaften von Niobdiselenid (NbSe 2 ) mittels Hall-Magnetometrie

BK 7 / H-K9L / B270. Beschreibung

Stahlrohre, nahtlos, warm gefertigt für Kugellagefertigung nach GOST

2 Meßverfahren zur Bestimmung von Partikelgrößenverteilungen

GDOES-Treffen Berlin Sputterprozess und Kristallorientierung

D 263 T - Dünnglas D

3. Experimenteller Teil

GWP - Wissen schafft Fortschritt Werkstofftechnische Untersuchung einer 2 -Münze

Charakterisierung von Dickfilmpasten

CERADRESS CVD. Abrichtstäbchen Zuschnitte für Abrichtwerkzeuge. Diamanten für brillante Werkzeuge

Gepulste Laser und ihre Anwendungen. Alexander Pönopp

Die Pareto Verteilung wird benutzt, um Einkommensverteilungen zu modellieren. Die Verteilungsfunktion ist

Thomas Bretz. Sensitivitätsverbesserung bei MAGIC durch Berücksichtigung der Signalankunftszeit in der Analyse

Funktionalisierung metallischer Oberflächen mit easy to clean -Dünnschichtmaterialien Dr. Martin Franz COTEC GmbH

Das KEPLA-COAT Verfahren. Die funktionelle Veredelung von Aluminium- und Titan-Werkstoffen

Ätzen von Platinen. Stephan Matz Betreuer: Ulrich Pötter

Technisches Handbuch. 3. Werkstoffe. 3. Werkstoffe Schraubenwerkstoffe allgemein Festigkeitskennwerte von Schraubenwerkstoffen

Größenstandards als Voraussetzung für eine exakte Analytik

Wärmeströme leicht sichtbar machen. 5 Sekunden. 20 Sekunden. Wärmemessfolien

Aspekte der Energieeffizienz beim Einsatz von Nanotechnologien

Professur Leistungselektronik und elektromagnetische Verträglichkeit Lehre und Forschung

Ionenspeicher elektrochrome Schicht

Therme. Therme. Behältertausch. Version 03 - Mai 2013

Reinstdampfprüfung Kantonsspital Aarau

Förderprogramm Zelená úsporám Grün für Einsparungen. Jaroslav Maroušek, SEVEn

GMB >5g/cm 3 <5g/cm 3. Gusseisen mit Lamellengraphit Gusseisen mit Kugelgraphit (Sphäroguss) (Magensiumbeisatz)

Abscheidung von TCO-Schichten mittels DC-Pulssputtern mit HF-Überlagerung

Zukunftskonzepte für den Flash-Speicher: vom Multi-Nanoclusterspeicher zum Einzelnanocluster- Bauelement. Nanoday 2007

Diskussionshilfe zum Thema: mit Ergebnissen der Wareneingangskontrolle

Verwenden der Option Laufzettel

Dr. Gert Vogel, A&D CD CC SQA E, Amberg. Fehleranalyse an Baugruppen, Fallstudie: Elektrische Durchschläge in Innenlagen von FR4 Leiterplatten

Hauptprüfung Abiturprüfung 2015 (ohne CAS) Baden-Württemberg

Chip-on-Board - Das kleine Drahtbond 1x1

Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen. Bachelorstudium Architektur 5./ 6. Semester

Optische Analyse der Schaumstruktur zur Optimierung von PUR-Systemen und zur Prozesskontrolle

Zweckmässigkeit von Schutzmitteln am CT

8 Entkopplung durch Abstand, Trennung oder Schirmung

Optik. Optik. Optik. Optik. Optik

Beurteilungskriterien für den gemeinsamen Betrieb von Feuerstätte Wohnungslüftung Dunstabzugsanlage

Kernkompetenz Oberflächengüte und Verschleißschutz

Technische Daten Epoxydharz L

Transkript:

Nickel-induzierte schnelle Kristallisation reaktiv gesputterter Wolframdisulfid-Schichten Stephan Brunken, Rainald Mientus, Klaus Ellmer Hahn-Meitner-Institut Berlin Abteilung Solare Energetik (SE 5) Arbeitsgruppe Magnetron-Sputtern

Überblick Nickel-induzierte schnelle Kristallisation reaktiv gesputterter Wolframdisulfid-Schichten. Schichtgitterhalbleiter (WS 2, MoS 2, WSe 2, MoSe 2 ) Echtzeit-in-situ-Energie-Dispersive- Röntgenbeugungsmessungen (EDXRD). TEM/REM/EDX Untersuchungen Nickel-unterstützt gewachsener WS 2 -Schichten. Modell des schnellen Kristallisationsprozesses

Struktur des Schichtgitterhalbleiters WS 2 Van-der-Waals planes 100 X = S, Se M = Mo, W -Keine offenen Bindungen an der van-der-waals-oberfläche, niedrige Dichte von Oberflächenzuständen. -Hoher Absorptionskoeffizient: 10 5 cm -1. -Bandlücke 1.8 ev => WS 2 Kandidat als Absorbermaterial in Dünnschichtsolarzellen.

Herstellungsmethoden von dünnen WS 2 -Schichten Chemische Gasphasenabscheidung Sulfurisierung von WO 3 -Schichten Direktes reaktives Magnetronsputtern Reaktiv Sputtern (HF) bei T = 450 C, p = 2 Pa, P=1 00W, Ar:H 2 S = 1:3 Wachstum mit hoher Defektdichte durch hohe Teilchenenergie beim Sputtern Wachstum von (100)-orientierten-Kristalliten Kleine Kristallite (~ 50 nm) Ni-unterstützte Kristallisation amorpher WS 3+x -Schichten

Amorphe schwefelreiche Wolframsulfid- Schicht, gesputtert bei Ar:H 2 S=1:3, p=2 Pa, T<100 C, P=100 W, 27 MHz WS 3+x 300 nm Ni 5 50 nm Cr 1 nm Quartz T = 700 C glühen in H 2 S-Atmosphäre, p = 10 Pa

Sputterkammer und Energie-dispersive Röntgenbeugung (EDXRD) Bragg-Bedingung: E Bragg equation Kapton foil windows Kaptonfolienfenster E = TP hc hc 0,6199kevnm = = 2? d? sin 2dθ sinθd? sinθ Substrathalter mit Heizer substratholder with heater 2 θ HASYLAB Rsntgenstrahl X-ray beam 7... 60 kev Ar H S 2 SQ RF DC Plasma Ge fl. N 2 Dewar synchrotron source sputtering chamber X-ray detection Synchrotronquelle Sputterkammer EDXRD-Detektion

Echtzeit-in-situ-EDXRD 6 esc t Ni 3 S 2 erscheint zwischen 600 C und 400 C während des Abküh lens. NiS von 400 C bis Raumtemperatur.

Echtzeit in-situ-edxrd Temperaturanstieg: 400 K/min Temperaturanstieg:15 K/min -Kristallisation ab 650 C -20 nm/s -erstes (002)-Signal bei 580 C -Schnelles Wachstum bei 650 C (2 nm/s)

REM und EDX- Elementverteilung, U = 5 kv Mittlerer Abstand der NiS x - Kristallite: 2 µm Größe 100 bis 1000 nm

TEM, T29 Si WS2 500 nm SiO2 NiS x Vakuum d = 0.416 nm (Ni 3 S 2 ) Vakuum 10 nm 100 nm WS 2 (001) d = 0.661 nm Vakuum SiO 2 NiS x Vakuum Vakuum Hohe Defektdichte ~10 12 cm -2

Ni S - Phasendiagramm

Reaktiv Sputtern bei Temperaturen um das Ni-S-Eutektikum (637 C) HF, Ar:H 2 S 1:3, p=10 Pa Beschichtung bei T = 600 C. Abscheidezeit 2000 s Wachstum von (100)- Orientierung Schichtdicke d=200 nm Beschichtung bei 650 C auf Substrat ohne Ni- Unterstützung Abscheidezeit 2000 s Wachstum von (100)- Orientierung d = 250 nm Beschichtung bei T = 650 C Starkes (001)-Wachstum Kaum (100)-Signal Abscheidezeit 2000 s d = 50 nm - kleinere Abscheiderate!

T deposition = 600 C T deposition = 650 C 20 nm Ni ohne Nickel- Unterstützung

Modell Ni-induziertes Kristallwachstum WS 3+x Ni/NiS x - Tröpfchen flüssige NiS x - Tröpfchen WS x Ni 5 50 nm WS 2 Quartz Quartz Quartz T 100 C NiS x -Kristallite WS 2 Quartz T 300 C T 637 C Flüssige NiS x -Tröpfchen lösen WS x, sättigen und scheiden WS 2 -Kristallite aus und werden vom kristallisierenden Volumen zur Oberfläche hin bewegt. Chhowalla et al. J. Appl. Physics, vol. 90,10, p. 5308 (2001), Growth process conditions of vertically aligned carbon nanotubes using plasma enhanced chemical vapor deposition

Tempern einer bei T=300 C gesputterterten Wolframsul fidschicht T deposition = 300 C T deposition < 100 C

Ni Quartz Heizen 10 Pa H 2 S WS 2 (001) NiS/Ni 3 S 2 - crystallites Quartz Sputtern von WS 3+x bei T<100 C Quartz Heizen 10 Pa H 2 S Quartz

Amorphes WS 3+x WS 2 (001) WS 2 (001) Heizen Quartz 10 Pa H 2 S Quartz

Zusammenfassung Schnelles Nickel-induziertes Kristallwachstum erscheint bei Temperaturen um die eutektische Temperatur von Ni-S. Qualität der Textur hängt nicht von der Dicke der Ni-Schicht ab. Verschiedene Wege zur Herstellung stark (001)-texturierter WS 2 - Schichten. Keine schnelle Kristallisation bei Schichten mit schon vielen vorhandenen WS 2 -Kristalliten: Modell für die schnelle Ni-induzierte Kristallisation wurde aufgestellt.

Ausblick Weitere Untersuchung des Nickel-unterstützten Kristallisationsprozesses. Definierte Größe und Verteilung von Ni-Tröpfchen. Optische und elektrische Charakterisierung der Schichten. Optimierung der Schichten auf metallischen Rückkontakten. Bau von Solarzellen

Danksagung Dr. Klaus Ellmer, Dr. Stefan Seeger, Peter Völz Rainald Mientus (Optotransmitter Umweltschutz ev. Berlin-Köpenick) Ulrike Blöck (Präparation TEM-Proben)