Läpinäkyvän johtavan oksidikalvon piipohjaiset aluskerrokset
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2011
Department
Major/Subject
Orgaaninen kemia
Mcode
Kem-4
Degree programme
Language
fi
Pages
vi + 93 + [3]
Series
Abstract
Underlayer is used between transparent conducting oxide layer and glass substrate in thin film solar cells and low-emissivity glasses. The underlayer acts as a diffusion barrier and it can eliminate the interference colours that would be otherwise shown by the transparent conducting oxide. The focus of this thesis was to study the suitability of silicon oxynitride and silicon oxycarbide as an underlayer for a low temperature (< 620°C) process. Capability to control the growth rate and the quality of the films was also examined. Samples were prepared with stationary atmospheric pressure chemical vapor deposition. Silicon oxynitride films were grown with silane, ammonia, nitrous oxide and nitrogen. Silicon oxycarbide films were grown with silane, carbon dioxide, ethylene and nitrogen. It was observed that the growth rate can be improved by increasing the temperature. The growth rate of silicon oxynitrides was higher than of silicon oxycarbides at temperatures below 620°C. The relation was contrary at higher temperatures. It was possible to improve the growth rate by increasing silane concentration. Increasing ethylene concentration decreased the growth rate. Total flow rate had significant effect on the amount of material loss. The composition of the films had effect on their optical properties. It was possible to control the refractive index of silicon oxynitrides with the feed ratio of ammonia and nitrous oxide. Controlling the refractive index of silicon oxycarbide films with carbon dioxide and ethylene was not as successful. It was shown that silicon oxynitrides are preferable to silicon oxycarbides as an underlayer for a low temperature process.Aluskerrosta käytetään läpinäkyvän johtavan oksidikalvon sekä lasisubstraatin välissä ohutkalvoaurinkokennoissa ja energiansäästölaseissa. Aluskerros toimii natriumin diffuusiovallina ja sen avulla voidaan poistaa johtavan oksidikalvon aiheuttamat interferenssivärit. Työssä tutkittiin piioksinitridin sekä piioksikarbidin soveltuvuutta aluskerrokseksi matalan lämpötilan (< 620 °C) prosessissa. Työssä kartoitettiin myös, millä muuttujilla prosessien kasvunopeutta ja kalvojen laatua pystytään hallitsemaan. Näytteet valmistettiin ilmanpaineessa tehtävällä stationaarisella kemiallisella kaasufaasikasvatuksella. Piioksinitridikalvot kasvatettiin käyttämällä silaania, ammoniakkia, dityppioksidia sekä typpeä. Piioksikarbidikalvojen valmistuksessa käytettiin silaania, hiilidioksidia, eteeniä ja typpeä. Kokeiden tuloksena todettiin, että kalvojen kasvunopeutta pystytään parantamaan korottamalla kasvatuslämpötilaa. Piioksinitridin kasvunopeus oli piioksikarbidia korkeampi alle 620 °C lämpötiloissa. Tätä korkeammissa lämpötiloissa suhde muuttui painvastaiseksi. Prosessien kasvunopeutta voitiin parantaa myös kasvattamalla silaanin konsentraatiota. Eteenin konsentraation kasvattaminen sen sijaan hidasti kalvon kasvua. Kokonaisvirtauksen suuruudella pystyttiin vaikuttamaan materiaalihäviöiden määrään. Kalvojen koostumuksella oli vaikutusta niiden optisiin ominaisuuksiin. Piioksinitridikalvojen taitekerroin oli hallittavissa ammoniakin ja dityppioksidin syötöillä. Piioksikarbidikalvojen taitekertoimen kontrolloiminen ei onnistunut yhtä hyvin. Työssä osoitettiin, että piioksinitridikalvot soveltuvat piioksikarbidikalvoja paremmin aluskerrokseksi matalan lämpötilan prosessiin.Description
Supervisor
Koskinen, AriThesis advisor
Rajala, MarkkuKeywords
underlayer, aluskerros, silicon oxynitride, piioksidikarbidi, silicon oxycarbide, piioksidinitridi, chemical vapor desosition, kemiallinen kaasufaasikasvatus, transparent conducting oxide, läpinäkyvä johtava oksidi