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Institut Silizium-Photovoltaik

Deposition im Ultrahoch-Vakuum

Das Institut Silizium-Photovoltaik betreibt eine UHV-Anlage zur Präparation und Charakterisierung von Halbleiter-Heterostrukturen. Sie dient insbesondere zur Durchführung erster, orientierender Untersuchungen von neuartigen Materialien, die für die Silizium-Photovoltaik, aber auch andere Bauteil-Konzepte relevant sind. Ziel ist es, das Wirkprinzip, die atomar-chemische Struktur und die elektronischen Eigenschaften solcher Heterokontakt-Strukturen und ihrer Ober- und Grenzflächen zu erforschen.

 

UHV depositiontool - vergrößerte Ansicht

 

Ausgangspunkt für Experimente in der UHV-Anlage sind entweder 2 Zoll Silizium-Wafer, die direkt (ohne Probenhalter) in die Anlage gebracht werden können, oder max. 2,5x2,5 cm² große Proben in speziellen Haltern. Bei einem Basisdruck von ~10-10 mbar und Probentemperaturen von bis zu 1050°C können aus Effusionszellen und Elektronenstrahlverdampfern Festkörper verdampft und als dünne Schichten auf den Proben gewachsen werden. Eine Atom/Radikalenquelle stellt reaktive Gasatome oder Ionen bereit. Mit der ECR-Atom/Radikalenquelle ist es insbesondere möglich Gase als reaktive Partner in das Schichtwachstum einzubeziehen. Damit wird es möglich, Oxide, Nitride und auch Carbide unter UHV-Bedingungen zu präparieren und sowohl ultradünne Pufferschichten z.B. aus SiO, SiN, InN als auch Heteroemitter / ladungsträgerselektive Kontakte (z.B. In2O3, In2O3/WO3 Mischoxide etc.) herzustellen. Die Substratoberfläche und das Wachstum können mittels RHEED-Messungen kontrolliert werden. Ein integriertes Setup zur Photoelektronenspektroskopie ermöglicht es, Bandoffsets mittels constant final state yield spectroscopy (CFSYS) und die elektronische Struktur und chemische Bindungen mittels Röntgen- und UV-Photoelektronenspektroskopie (XPS / UPS) zu analysieren, ohne das Vakuum zu brechen. Eine vollständige Präparation von Heterokontakt-Solarstrukturen durch eine abschließende in-situ Metallisierung (Pt, Au, Al) ist verfügbar. Ein Übergabe-Port zum Probentransfer unter HV-Bedingungen an andere Anlagen ist ebenfalls vorhanden.