5. ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ PRINCIPY A TECHNOLOGIE FOTOVOLTAICKÝCH SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ

5.

ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ PRINCIPY A TECHNOLOGIE FOTOVOLTAICKÝCH SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ Čas ke studiu: 2 hodiny Cíl

Po prostudování tohoto odstavce budete umět

 se orientovat v historii technologií spojených s fotovoltaickým jevem a vyuţíváním energie slunečního záření a přeměně na elektrickou energii



popsat typy solárních fotovoltaických článků a technologii fotovoltaických solárních panelů



orientovat se v problematice generátorů elektrické energie se solárními fotovoltaickými články a jejich infrastruktury

Výklad

Fyzikální princip Atomy krystalů jsou uspořádány určitým zákonitým způsobem. Toto uspořádání atomů nazýváme krystalovou mříţkou. Všechny pouţívané polovodiče mají tuto krystalickou strukturu a krystalizují v hexagonální mříţce. Dnes se pro výrobu polovodičových součástek nejčastěji pouţívá křemík a různé slitiny galia.

Obr. 2.1.1 : Struktura křemíku.

Obr. 2.1.2 : Křemík uvnitř monokrystalu..

1 PODPOŘENO GRANTEM Z ISLANDU, LICHTENŠTEJNSKA A NORSKA V RÁMCI FINANČNÍHO MECHANISMu EHP A NORSKÉHO FINANČNÍHO MECHANISMU.

Slabě vázané elektrony vnějších sfér atomů nazýváme valenčními elektrony. Ty tvoří krystalovou mříţku spolu s valenčními elektrony sousedních atomů. Jsou to tak zvané valenční vazby mezi atomy krystalové mříţky. Těmito vazbami jsou udrţovány atomy v určitých místech krystalové mříţky. Elektrický proud je tvořen pohybem elektronů. V naprosto čistém polovodiči se nevyskytují při velmi nízkých teplotách volné elektrony, které by mohly být nositeli elektrického proudu. Při nízkých teplotách jsou totiţ elektrony vnějších sfér atomů, které obvykle tvoří elektrický proud, pevně drţeny valenčními vazbami na svých místech. Polovodič se při nízkých teplotách jeví jako izolant. Při zvýšení teploty se některé valenční elektrony mohou v důsledku tepelného pohybu uvolnit ze svých vazeb. Jiţ při normální teplotě se můţe určitý, ovšem velmi malý počet elektronů volně pohybovat po krystalové mříţce. Prázdné místo, které vznikne vazbě ve valenční vytrţením elektronu, nazýváme dírou. Je to vlastně místo s nedostatkem záporného náboje. Můţeme tedy díře přisuzovat vlastnosti kladného elektrického náboje. I díry, stejně jako volné elektrony, se mohou krystalovou mříţkou pohybovat. K pohybu dochází tím, ţe některý elektron ze sousední meziatomové vazby přeskočí na místo díry. Tím si vlastně díra s elektronem vymění místo, a tedy se posune. Opakováním popsaného děje se díra pohybuje. Při pohybu elektronů krystalovou mříţkou se můţe střetnout některý volný elektron s dírou, tj. s prázdným místem ve valenční vazbě. Při takovém střetnutí se vazby zaplní. Ten.to děj se nazývá rekombinací. Při rekombinací zmizí tedy jeden volný elektron a jedna díra. Při normální teplotě se neustále uvolňuje malý počet elektronů, které opětovně rekombinují s dírami. Umístíme-li kousek polovodiče do elektrického pole (připojením kladného a záporného potenciálu k jeho koncům) pohybují se volné elektrony krystalovou mříţkou směrem ke kladné elektrodě. Zároveň si můţeme představit, ţe se pohybují díry směrem k záporné elektrodě. Navenek se to projeví jako průchod elektrického proudu polovodičem v jednom směru. Vodivost polovodičů lze značně zvětšit přádáním malého mnoţství příměsi. Atomy příměsi nahradí v krystalové mříţce některé atomy polovodiče. Jestliţe atomy příměsi mají větší počet valenčních elektronů, neţ je třeba pro vytvoření valenční vazby se sousedními atomy polovodiče, vzniknou v krystalové mříţce další volné elektrony, které se v ní mohou pohybovat. Vodivost polovodiče se tím zvětší. Takové příměsi, které přidávají polovodiči elektrony, se nazývají donory.

Obr. 2.1.3 : Schematické znázornění krystalové mřížky s donorem. 2 PODPOŘENO GRANTEM Z ISLANDU, LICHTENŠTEJNSKA A NORSKA V RÁMCI FINANČNÍHO MECHANISMu EHP A NORSKÉHO FINANČNÍHO MECHANISMU.

Jestliţe polovodič patří do čtvrté skupiny Mendělejevovy periodické soustavy prvků, jako např. germanium a křemík, pouţívá se pro donorové příměsi prvků z páté skupiny periodické soustavy. V páté skupině jsou například fosfor, arsen, antimon apod. Atomy těchto prvků mají ve vnější sféře o jeden elektron více neţ germanium. Představuje tedy např. fosfor pro germanium donorovou příměs. Na obr. 2.1.3 je schematicky naznačen atom, atom příměsí jich má pět. Čtyři elektrony atomu příměsi donorové příměsi v polovodiči. Kaţdý atom polovodiče na tomto obrázku má čtyři valenční elektrony tvoří spolu se stejným počtem elektronů sousedních atomů polovodiče úplné valenční vazby. Pátý elektron atomu příměsi je "navíc" a můţe se volně pohybovat po krystalové mříţce. Do polovodiče můţeme přidat téţ příměs, jejíţ atomy mají ve vnější sféře menší počet elektronů, neţ je třeba k vytvoření valenčních vazeb s okolními atomy polovodiče. Vtom případě nebudou některé vazby zcela zaplněny, vzniknou v nich díry. Příměsi nazýváme tohoto druhu akceptory. Pro polovodiče ze čtvrté skupiny periodické soustavy prvků se berou jako akceptory prvky ze třetí skupiny. Jsou to např. bor, hliník, gallium, indium apod. Atomy těchto prvků mají ve vnější sféře o jeden elektron méně neţ germanium nebo křemík.

Obr. 2.1.4 : Schematické znázornění krystalové mřížky s akceptorem.

Na obr. 2.1.4 je schematicky naznačen atom akceptorové příměsi v polovodiči. Kaţdý atom polovodiče má opět čtyři valenční elektrony, atom příměsi má pouze tři. Jedna valenční vazba tedy není zaplněna, vznikla díra. Polovodiče, v nichţ je vytvořen zavedením příměsi přebytek volných elektronů, tj. polovodiče s tzv. elektronovou vodivostí, nazýváme polovodiči typu n (n - je od slova negativní). Polovodiče s děrovou vodivostí, tj. s nadbytkem děr, nazýváme polovodiči typu p (p - je od slova pozitivní).


Obr. 2.1.5 : Typické příměsi pro polovodiče typu P a N.

Z libovolného polovodiče lze vytvořit přidáním příslušných příměsí polovodič typu n nebo typu p. Mnoţství příměsi můţe být velmi malé. Tak např. k vytvoření potřebné vodivosti stačí u některých polovodičů přídavek jednoho atomu příměsi na 10 miliónů atomů původního polovodiče. Ve skutečnosti se vyskytuje v kaţdém polovodiči typu n i malé mnoţství děr a v polovodiči typu P i jisté mnoţství volných elektronů. Správnější je proto definovat polovodiče typu n jako takové, v nichţ mnoţství elektronů značně převyšuje počet děr, a polovodiče typu p jako polovodiče, u nichţ mnoţství děr značně převyšuje počet elektronů. Nositele proudu, kteří v polovodiči převládají a určují typ jeho vodivosti, nazýváme majoritními nositeli. Nositele proudu, jichţ je v polovodiči menšina, nazýváme minoritními nositeli. Umístíme-li kousek polovodiče do elektrického pole např. tak, ţe k jeho koncům připojíme zdroj napětí, budou se elektrony pohybovat ke kladné elektrodě a díry k záporné. Navenek se to projeví jako průchod elektrického proudu polovodičem

Přechod PN Rozhraní vrstev typu P a N má výjimečné fyzikální vlastnosti a říkáme mu PN přechod. Součástky zaloţené na PN přechodu jsou bipolární a technologie jejich výroby je bipolární technologie. Nejznámější bipolární součástky jsou dioda se dvěmi vrstvami a bipolární tranzistor se třemi vrstvami polovodiče. Podle uspořádání vrstev polovodiče rozlišujeme tranzistory PNP a NPN. Dioda je jednoduchý PN přechod. Kdyţ je vrstva P – anoda – připojena ke kladnému pólu a vrstva N – katoda – k zápornému pólu baterie začne diodou procházet elektrický proud. Pokud by jsme diodu zapojily opačně proud by neprocházel. Vyrábění jednotlivých součástek by bylo velmi komplikované téměř nemoţné, proto se vyrábějí najednou na jedné křemíkové desce a nakonec se deska rozřeţe na jednotlivé čipy. Křemíkovou desku dostaneme řezáním monokrystalu pomocí křemíkového válce většinou drátu s příměsí pasty diamantového prachu a jiných materiálu. Rozřezaná deska dnes dosahuje tloušťky 100 [m]. Křemíková deska je tedy kruhového tvaru. Pouţívají se průměry 4 PODPOŘENO GRANTEM Z ISLANDU, LICHTENŠTEJNSKA A NORSKA V RÁMCI FINANČNÍHO MECHANISMu EHP A NORSKÉHO FINANČNÍHO MECHANISMU.

100, 125, 150 [mm] i více. Jiţ materiál desky bývá dopován a je tedy typu P nebo N. Z hlediska elektrických vlastností je důleţitá orientace krystalografické struktury vzhledem k povrchu křemíkové desky. Proto je funkční strana křemíkové desky leštěna. Většinou je tloušťka křemíkové desky 525 [m]. Je to potřebné z hlediska mechanické pevnosti při výrobě. Jednoduše proto, aby se desky nezlomily. Pro hotovový čip je tato tloušťka zbytečná a pru funkci hotového výrobku nevhodná. Během výroby vzniknou na zadní straně křemíkové desky různé neţádoucí vrstvy. Tyto vrstvy se odstraní broušením a zároveň se upraví na tloušťku 340 [m], coţ je jiţ vhodnější tloušťka. Z tloušťky křemíkové desky vyuţíváme pouze 20 [m]. Navíc mnohé detaily jsou v horních pěti mikrometrech.

Technologické principy vytváření PN přechodu Jednou ze stěţejních technologických operací technologie výroby aktivních polovodičových elektronických prvků pracujících na principu PN přechodu je cílená dotace (legování) příslušného výchozího polovodičového materiálu aktivními příměsemi vedoucími k vytvoření PN přechodů, vedoucí k vytvoření polovodičové struktury tvořené jedním nebo více PN přechody. Obecně je moţné ve výchozím polovodičovém materiálu vytvořit PN přechod těmito způsoby: 1. při růstu monokrystalu vhodným způsobem dotace nebo změnou podmínek růstu, 2. rekrystalizace slitiny tvořeným polovodičovým materiálem a aktivní příměsí nebo polovodičovým materiálem a slitinami některých kovů a aktivních příměsí, 3. vysokoteplotní difúzí příměsi do výchozího polovodičového materiálu, 4. iontovou implementací příměsi do výchozího polovodičového materiálu, 5. při epistaxím růstu zabudováním aktivních příměsí do rostoucí epitaxní vrstvy.

První z uvedených způsobů nemá při konstrukci a výrobě polovodičových prvků praktický význam. Druhý způsob byl prakticky vyuţíván při dnes jiţ historickém počátečním nástupu a rozvoji polovodičové techniky v elektronice součástek při polovodičových na výrobě diskrétních bázi germania a křemíku. Sléváním prvků ze skupiny donorů nebo akceptorů, případně materiálů (slitin některých kovů) obsahujících donorové nebo akceptorové příměsi a výchozím polovodičem, je moţno vnášet do polovodičového materiálu donorové nebo akceptorové příměsi a tím vytvářet PN přechody. Při pomalé krystalizaci v určité části obejmu polovodiče vzniklé kapalné fáze (taveniny) dochází k rekrystalizaci základního polovodičového materiálu a současně k zabudování poţadované aktivní příměsi do krystalové mříţky výchozího polovodiče i prvky z nichţ je slitina tvořena a to v koncentraci odpovídající prakticky mezi rozpustnosti těchto prvků v daném polovodiči za dané teploty krystalizace. Rozloţení koncentrace příměsi se při tomto procesu řídí pravidly směrové krystalizace.

Difúze příměsí Teoretický základ difúze Jestliţe je polovodičový materiál (substrátová deska) za dostatečně vysoké teploty umístěna v prostředí nasyceném parami jiného prvku (difúzního prvku), dochází k difúzi atomů tohoto prvku do pevné fáze polovodičového materiálu. Tok atomů difúzního prvku je 5 PODPOŘENO GRANTEM Z ISLANDU, LICHTENŠTEJNSKA A NORSKA V RÁMCI FINANČNÍHO MECHANISMu EHP A NORSKÉHO FINANČNÍHO MECHANISMU.

takový, ţe atomy tohoto prvku se přemísťují – difundují – z oblasti s vyšší koncentrace při povrchu polovodičového materiálu do oblasti s niţší koncentrací v objemu tohoto materiálu. Jednoduchá teorie difúze předpokládá, ţe jeden druh difúzního prvku (příměsi) difunduje nezávisle na jiných druzích difúzních prvků a ţe difúzní rychlost je nezávislá na koncentraci. Ţádný z těchto předpokladů není obecně pravdivý, ale při popisu většiny difúzních dějů uţívaných v technologii mikroelektroniky lze s těmito předpoklady uvaţovat jako s dostatečně přesnou aproximací. Kdyby difúzní proces nebyl časově omezen, došlo by k rovnováţnému stavu koncentrace difundujících příměsí. Zároveň byla experimentálně zjištěna i exponenciální závislost difúzního koeficientu na tlaku. Samotný mechanismus difúze, tj. přemísťování difundujících atomů v krystalové mříţce výchozího materiálu, závisí jednak na vlastnostech difundujících atomů, jednak na vlastnostech výchozího materiálu a jeho krystalové struktuře. Rychlost difúze musí být tedy obecně závislá na krystalografické orientaci a na koncentraci poruch krystalové mříţky reálného krystalu výchozího materiálu. Rychlost difúze podél dislokačních čar je obecně vyšší neţ v oblasti neporušené krystalové mříţky. Pro dosaţení reprodukovatelných výsledků a pro přesné řízení geometrie difúzních vrstev mikrorozměrech, jak je to potřebné pro vytváření funkčních oblastí struktury čipu, je přítomnost dislokací ve výchozím polovodičovém materiálu neţádoucí. To je jedním z hlavních důvodů pouţívání bezdislokačních monokrystalů pro přípravu substrátových desek a řízení všech vysokoteplotních procesů tak, aby dislokace pokud moţno ve zpracovávaných substrátech druhotně nevznikaly. V případě křemíku, resp. obecně materiálů krystalujících v kubické krystalové soustavě lze prokázat, ţe difúzní koeficient nezávisí na krystalografické orientaci. Je to dáno symetrií krystalové mříţky, kubické soustavy.

Základní typy difúzí  Difúze z nekonečného zdroje (difúze z tvrdého zdroje) – je difúze ze zdroje s nekonečným mnoţstvím difunfujících atomů; je velmi častým případem vytváření PN struktury bipolárních tranzistorů, vytváření bázového PN přechodu (difúze báze) a vytváření emitorového PN přechodu (difúze emitoru).  Difúze z omezeného (konečného) zdroje – na jednotku plochy substrátové desky se nanese pevně stanovené mnoţství příměsi a pak se tato deska ohřeje na příslušnou difúzní teplotu;

Dosud jsem se zabývali nejjednoduššími a v technologii nejobvyklejšími případy difúzí. Existuje ovšem řada dalších různých druhů difúzí, které se vzájemně liší volbou různých počátečních podmínek. Rozsah této publikace nám však nedovoluje se nimi zabývat.

Zařízení a technická difúze Difúze příměsi do křemíku jsou prováděny obvykle v oboru teplot 900 – 1300 [ºC]. V zásadě můţeme difúzní procesy uţívané v technologii mikroelektroniky rozdělit na dvě skupiny a to na difúzní procesy probíhající v otevřené soustavě za normálního tlaku (v otevřené trubici) a na difúzní procesy v uzavřené soustavě (v uzavřené ampuli). Nejpouţívanější jsou difúzní procesy v otevřené soustavě substrátových . K ohřevu desek na potřebnou a stanovenou konstantní teplotu difůze se uţívá trubkových odporových pecí, obvykle vícezónových s velmi přesnou regulací a stabilizátory teploty. Hlavním důvodem pouţití více zón s nezávislými odporovými vinutími pro kaţdou zónu je, ţe tímto způsobem lze nastavit vhodný teplotní profil podél difúzní pece a vytvořit co nejdelší teplotní zónu 6 PODPOŘENO GRANTEM Z ISLANDU, LICHTENŠTEJNSKA A NORSKA V RÁMCI FINANČNÍHO MECHANISMu EHP A NORSKÉHO FINANČNÍHO MECHANISMU.

s konstantní teplotou, do které jsou pak při difúzi umísťovány substrátové desky. Součástí celého zařízení pro difúzi – difúzní pece – jsou kromě regulovatelných zdrojů a elektroniky zabezpečující regulaci a stabilizaci teploty obvykle i přídavná zařízení pro programovatelné vkládání substrátových desek. Tato zařízení umoţňují reprodukovatelné ohřívaní a chlazení substrátových desek před a po difúzi zvolenou rychlostí.

Obr. 2.4.3.1: Difúzní pec.

Při difúzi v uzavřené soustavě jsou substrátové desky spolu se zdrojem příměsí uloţeny do trubice, která je před vlastním procesem vyčerpána a zatavena na obou koncích. Aby nedošlo k přímému styku zdroje se substrátovými deskami, je zdroj vhodným způsobem od substrátových desek oddělen. Celá trubice se pak vloţí do difúzní pece s poţadovanou teplotou. Tohoto způsobu se uţívá je li zdrojem čistý prvek.Uvedený způsob se nazývá vakuovou difúzí. Při praktickém uţití difúzního procesu hraje významnou roli výběr difundující příměsi (obvykle dopantu) a výběr zdroje dané příměsi, neboť tím je víceméně určena technika provedení vlastní difúze. Zdroje mohou být látky pevné, kapalné a plynné. Zdroji příměsí pro vysokoteplotní difúzi mohou být i iontově implementované vrstvy ve výchozím polovodičovém materiálu.

Iontová implementace Teoretické základy iontové implementace Dopadá-li svazek urychlených iontů na povrch látky, část iontů se odráţí, zatímco zbývající ionty pronikají do objemu pevné látky (terčíku). Tyto ionty postupně ztrácejí vlivem interakce s atomy pevné látky svoji energii a po dosaţení jisté prahové energie (přibliţně 20 [eV]) zůstávají v látce lokalizovány. Mluvíme pak o implantaci iontů. Součástí iontové implementace je brzdný proces který má tyto dva základní mechanismy: 

Interakce iontů s atomovými jádry pevné látky - tj. jaderné brždění 7

PODPOŘENO GRANTEM Z ISLANDU, LICHTENŠTEJNSKA A NORSKA V RÁMCI FINANČNÍHO MECHANISMu EHP A NORSKÉHO FINANČNÍHO MECHANISMU.



Interakce iontů s elektrony pevné látky – tj. elektronové brždění

Při jaderném brţdění iontů jde o pruţný sráţkový dej, letící iont při sráţkách předává část své energie atomům terčů. Elektronové brţdění je naopak dej nepruţný a energie letícího iontu se spotřebovává při tomto brţdění převáţně na excitaci a ionizaci atomů terče a jen malá část se předá elektronům atomů terče ve formě kinetické energie. Analýza ukazuje, ţe mechanismus jaderného brţděni iontů při implantaci převaţuje při malých energii iontů. Jaderné Brţdění dosahuje maxima. Naopak elektronové brţdění převaţuje při velkých energiich.

Dolet iontů v monokrystalech 

Kanálování

Dosud jsme při popisu mechanismu brţděni iontů uvaţovali, ţe terčík je látka amorfní. Při implantaci iontů do monokrystalického terčíku je mechanismus brţdění ovlivňován pravidelným uspořádáním atomů v krystalové mříţce. V nízkoindexových krystalografických směrech se krystalová mříţka jeví z čisté geometrických důvodů méně hustá. Řady atomů mříţky se v projekci shodné se směrem dopadajícího iontu kryji a v mříţce jsou v těchto krystalografických směrech patrné kanály. Iont dopadající v takovém směru na krystal proniká vlivem slabé interakce s atomy mříţky mnohem hlouběji neţ u amorfní látky. Mluvíme pak o kanálování iontu v krystalové mříţce terčíkové látky. Kromě iontů dopadajících ve směru osy kanálu kanáluji při implantaci i ionty dopadající šikmo od této osy do jistého kritického úhlu . Poznamenejme, ţe ne všechny ionty, které splňuji výše uvedenou podmínku kanálováni, skutečně kanálují, neboť jev kanálováni závisí i na miste vniku iontu do krystalové mříţky látky terčíku. Analýza ukazuje, ţe kriticky úhel roste se zvětšující se hmotnosti iontů a klesá se zvětšující se energii těchto iontů Pokud jde o dolet iontu můţeme ionty rozdělit na dvě skupiny: 1. na ionty, které se budou pohybovat jako v amorfní látce. 2. na ionty, které splňují podmínky pro kanálování.

Výsledný implementační profil je pak vlastně superpozicí dvou odlišných brzdných procesů. Hlavní problém spočívá v otázce dekanálování. Ne všechny ionty které v okamţiku vstupu do krystalu patřily do 2 skupiny, v této skupině zůstanou aţ do úplného zastavení, ale během pohybu v krystalu přejdou do skupiny 1. K dekanálování mohou vést různé příčiny např: tepelné kmity mříţky, všechny poruchy krystalové mříţky, amorfizace způsobená iontovým bombardováním atd. Realný implementační profil je tedy ovlivněn i dekanálováním. Z technologického hlediska je kanálován iontů při iontové implantaci neţádoucím jevem. Proto se v technologii mikroelektroniky provádí iontová implantace výhradně v nekanálovacích směrech.


Vznik poruch krystalové mřížky při iontové implantaci



Na rozdíl od difúzního procesu Je proces iontové implantace v monokrystalickém materiálu provázen vznikem poruch krystalové mříţky, které obecně charakterizujeme jako radiační poruchy krystalové mříţky. Kromě jednoduchých typů bodových poruch, jakými jsou Frenkelovy poruchy, mohou vznikat při iontové implantaci i sloţité poruchy (komplexy bodových poruch) a také poruchy čárové a plošné (dislokace, vrstevné chyby). Vznik radiačních poruch při iontové Implantaci je způsoben pruţnými jadernými sráţkami. V zásadě můţeme rozlišit rozsah rozrušeni krystalové mříţky v závislosti na hmotnosti iontu takto: 1. Lehké ionty - ztrácejí podstatnou část své počáteční energie v elektronovém brzdném procesu, který nepřispívá ke vzniku poruch. V prvé fázi dráhy iontu je rozrušeni minimální, ke konci dráhy iontu se začne uplatňovat jaderné brţdění a vytvoří se malá oblast poruch. 2. Těžké ionty - ztrácejí převáţnou část své energie v jaderném brzdném procesu. Mříţkové poruchy vytvořené při brţděni těţkého iontu jsou obsaţené v malém objemu podél dráhy iontu.. V centrální části je mříţka rozrušena nejsilněji, popřípadě se zde vytvoří lokalizované amorfní oblasti.. Směrem do stran v místech, kde se rozvinuly větve kaskády, budoucí oblasti s menším stupněm rozrušeni mříţky.

Oblasti poruch, které při malých nízkých dózách tvoří izolované ostrůvky, se mohou při velkých dózách překrývat, coţ vede aţ k vytvoření souvislé amorfní vrstvy. Dóza, při které dochází k amortizaci, závisí na teplotě implantace, hmotě a energii iontů a také na rychlosti celkové dózy. Přítomnost velkého mnoţství radiačních poruch způsobuje změnu řady elektrofyzikálnich vlastnosti polovodičového materiálu. Zapamatujme si, ţe pochopitelné i samotné implantované ionty jsou poruchami krystalové mříţky výchozího polovodičového materiálu a ţe bezprostředné po implantaci je většina z nich v intersticiálnich polohách a není tedy elektricky aktivní. Z hlediska pouţiti iontové implantace pro polovodičové aplikace je nutné jednak odstraněni radiačních poruch, jednak elektricky aktivovat implantované příměsi. V obou případech se tak děje ţíháním nutná teplota nad 900 [°C]. Zařízení pro iontovou implantaci



V části se jen krátce zmíníme o uspořádáni zařízeni pro iontovou implantaci. Základní funkční části zařízení pro iontovou implantaci jsou:

1

2

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

3

4

5

Iontový zdroj Lineární urychlovač Hmotový separátor Fokusace svazku Vychylovací systém Terčovitá komora Integrátor Obr. 2.5.2.1 : Popsaný iontový implantátor. 9

6

7

PODPOŘENO GRANTEM Z ISLANDU, LICHTENŠTEJNSKA A NORSKA V RÁMCI FINANČNÍHO MECHANISMu EHP A NORSKÉHO FINANČNÍHO MECHANISMU.

Obr. 2.5.2.2 : Iontový implantátor.

Aplikace iontové implantace v technologii mikroelektroniky V technologii mikroelektroniky je iontová implantace vyuţívána převáţně k dotaci podobně jako termická difúze aktivních příměsi. Oproti termické difúzi má iontová implantace řadu přednosti, které se uplatňuji zejména při vytvářeni polovodičových struktur MIO velké a velmi velké integrace. Těmito přednostmi jsou:      

moţnost přesného řízeni implantačního profilu (hloubky polohy maxima a velikosti maximální koncentrace) energie iontů a celkovou dózou pomocí snadno měřitelných veličin velká a dlouhodobá reprodukovatelnost a přesnost nastaveni poţadovaných implantačních profilů velká homogenita parametrů implantovaných vrstev na ploše substrátové desky i mezi jednotlivými deskami moţnost vytvářeni velmi mělkých vertikálních koncentračních profilů moţnost vytvářeni sloţitých koncentračních profilů (negaussovských) kombinaci implantačních profilů implantaci při různých energiích a dózách vysoká čistota procesu z hlediska působení neţádoucích příměsi

Nevýhodou iontové implantace je vznik radiačních poruch při tomto procesu, který je nutno eliminovat ţíháním. Podobně jako termická difúze aktivních příměsí je i iontová implantace těchto příměsí prováděna většinou přes masku.

Otázky 1. Specifikujte fyzikální principy funkce PN přechodu jako generátoru elektrické energie 2. Specifikujte problematiku krystalické struktury polovodiče a souvisejících technologií pro vytváření PN přechodu. 3. Specifikujte technologii difuze příměsí 4. Specifikujte technologii iontové implantace


Další zdroje http://www.veronica.cz/energie/solar/armin/svepomoc_kolekt_AEE.html http://www.geografie.webzdarma.cz/gebz.htm http://sweb.cz/radek.jandora/f25.htm http://re.jrc.cec.eu.int/pvgis/pv/countries/countries.htm


5. ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ PRINCIPY A TECHNOLOGIE FOTOVOLTAICKÝCH SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ

Recommend Documents