Способ легирования кремния в пленке

(51) 30 31/20 (2006.01) 30 31/22 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Способ легирования кремния в пленке включает одновременное со сдвигом в пространстве распыление кремния и легирующего элемента в нанодисперсное состояние,соосаждение их субслоями в виде островкового покрытия размером частиц кремния и или легирующего элемента менее критического, при котором частица находится в жидком состоянии, поочередным повторяющимся пересечением потоков плазмы, при этом в качестве легирующего элемента используют серебро, а концентрацию серебра в покрытии поддерживают в интервале 53-56 мас. . Технический результат заключается в получении образований серебра нерегулярной формы в пленке аморфного кремния.(72) Тулеушев Юрий Жианшахович Володин Валерий Николаевич Жаканбаев Елдар Асхатович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт ядерной физики Агенства Республики Казахстан по атомной энергии(54) СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ КРЕМНИЯ В ПЛЕНКЕ(57) Изобретение относится к области получения специальных покрытий для тонкопленочных фотоэлементов и может быть использовано в материаловедении и других отраслях. Изобретение относится к области получения специальных покрытий для тонкопленочных фотоэлементов и может быть использовано в материаловедении и других отраслях. Известен способ обработки материалов (А.с. СССР 1055784. кл. С 30 В 31/20, оп. 23.11.1983. Бюлл. 43), в котором легирование осуществляют нанесением на поверхность диффузанта в виде последовательных слоев различных элементов или их сплавов толщиной 10-1000 нм и последующим облучением импульсным лазерным облучением мощностью 108-1011 Втсм-2, с образованием легированного слоя. Способ не позволяет получить легирующий элемент в виде нанокапель,распределенных в слоях легируемого элемента. Известен также способ получения монокристаллических углеродных пленок(Предварительный патент Республики Казахстан 4275. кл. С 30 В 30/02, 35/00, оп. 14.03.1997, Бюлл. 1), в котором легирование осуществляют путем распыления катода-мишени из твердого углерода,ускорение ионов углерода и осаждение их на нагретую подложку и при этом одновременно дополнительно распыляют легирующий материал. В этом способе, как и предыдущем нельзя получить легирующий элемент, распределенный в слоях легируемого элемента в виде нанокапель. В способе повышения критического тока сверхпроводника легированием (Патент Российской Федерации 2172043, кл. Н 01 39/00, 39/24. оп. 10.08.2001, Бюлл, 22) легирование осуществляют одновременным со сдвигом в пространстве распылением металла-основы сверхпроводника и легирующего элемента, не взаимодействующего с основой сверхпроводника, в нанодисперсное состояние в плазме низкого давления и соосаждением их при сохранении нанодисперсного состояния легирующего элемента слоями субатомного размера поочередным повторяющимся пересечением потоков плазмы. Способ не позволяет обеспечить слияние нанодисперсного легирующего элемента в нанокапли в матричной основе. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ легирования металла в пленках (Патент Российской Федерации 2276206. кл. С 22 В 31/22, Н 01 39/00, оп. 10,05.2006. Бюлл. 13), включающий одновременное со сдвигом в пространстве распыление металла и легирующего элемента в нанодисперсное состояние в плазме низкого давления и соосаждение их субслями поочередным повторяющимся пересечением потоков плазмы, в котором осаждение каждого субслоя ведут в виде островкового покрытия размером частиц металла и/или легирующего элемента менее критического, при котором частица находится в жидком состоянии при охлаждении. Способ также не позволяет обеспечить слияние нанодисперсного легирующего элемента в нанокапли и укрупнение их относительно размеров в субслоях. Задачей изобретения является разработка способа легирования кремния в пленке нанокаплями серебра. 2 Технический результат от совокупности влияния признаков,предлагаемых в изобретении,заключается в получении образований серебра нерегулярной формы в пленке аморфного кремния. Технический результат достигается в способе легирования кремния в пленке, включающий одновременное со сдвигом в пространстве распыление кремния и легирующего элемента в нанодисперсное состояние,соосаждение их субслями в виде островкового покрытия размером частиц кремния и/или легирующего элемента менее критического, при котором частица находится в жидком состоянии, поочередным повторяющимся пересечением потоков плазмы, в котором в качестве легирующего элемента используют серебро, а концентрацию серебра в покрытии поддерживают в интервале 53-56 мас. . Суть изобретения заключается в следующем. Использование серебра в качестве легирующего элемента обусловлено большой фоточувствительностью и огромным плазменным резонансом в видимой области спектра. Получение аморфного кремния, легированного нанокаплями серебра произвольной формы позволит повысить коэффициент полезного действия за счет рамоновского рассеяния на плазмонах. Соосаждение распыленных частиц кремния и/или серебра малых размеров, когда они находятся в жидкой форме, в виде расположенных рядом и соприкасающихся островков, сопровождается их слиянием. Коалесценция жидких частиц (одна или несколько) приводит к увеличению размера образования более критического размера и перехода частицы в твердое состояние. Кремний и серебро практически нерастворимы в твердом состоянии. Многократное повторение процессов приводит к формированию пленки кремния в которой распределены произвольным способом нанозерна серебра. При концентрации серебра в пленке 53-56 мас.происходит укрупнение нанозерен серебра в 10-15 раз в образования - капли размером 30-50 нм,что способствует достижению технического результата. Для обеспечения легирования аморфного кремния серебром использована двухканальная магнетронная установка с двумя планарными магнетронами планарного типа, расположенными на боковых стенках вакуумной камеры оппозитно друг другу. Для обеспечения равномерности напыления напыляемые образцы расположены на вращающемся цилиндре и поочередно проходят через потоки распыляемого магнетронами вещества. Толщина единичных слоев, напыляемых за один проход мимо магнетрона, составляет десятые доли нанометра. Общая толщина покрытия 100-500 нм достигается при многократном проходе напыляемых подложек через потоки распыляемых кремния и серебра. Соотношение компонент в покрытии регулировали путем изменения подаваемой на магнетроны мощности,Рентгеноструктурные исследования легированных покрытий проведены на дифрактометре 8 с излучением -(0.154178 нм). Электронно 28704 микроскопические исследования проедены на электронном микроскопе с автоэмиссионным катодом 7500, фирма производитель. Размеры нанозереи серебра, определены по формуле Дебая-Шерера. В таблице приведены размерынанозерен серебра в аморфном кремнии в зависимости от концентрации (С) серебра в аморфном кремнии. Таблица Размеры нанозерен серебра в зависимости от концентрации серебра в аморфном кремнии С, мас. Таким образом,приведенные примеры реализации способа и результаты свидетельствуют о получении образований серебра нерегулярной формы в пленке аморфного кремния. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ легирования кремния в пленке,включающий одновременное со сдвигом в пространстве распыление кремния и легирующего элемента в нанодисперсное состояние, соосаждение их субслями в виде островкового покрытия размером частиц кремния и/или легирующего элемента менее критического, при котором частица находится в жидком состоянии, поочередным повторяющимся пересечением потоков плазмы,отличающийся тем, что в качестве легирующего элемента используют серебро, а концентрацию серебра в покрытии поддерживают в интервале 5356 мас. .