Caratterizzazione elettrica e spettroscopia superficiale di film sottili a base di silicio

Questa tesi presenta la misura di proprietà elettriche e ottiche di film sottili a base di Si, in particolare ossinitruri di silicio (a-SiOxNy) e ossidi di silicio (a-SiOx) sub-stechiometrici. Questi materiali trovano applicazione nelle celle solari ad eterogiunzione in Si con due funzioni: strato passivante e contatto elettrico. Il silicio amorfo idrogenato, sia intrinseco che drogato, utilizzato finora per buffer layer ed emettitore, presenta assorbimento parassita della luce, ma l'introduzione di carbonio, azoto e/o ossigeno amplia il bandgap del materiale e ostacola la fotogenerazione di cariche. I campioni depositati con PECVD, con tutti i flussi costanti e variando quelli di N2O e CO2, hanno proprietà ottiche ed elettriche migliori del Si amorfo. Sono state depositate due serie con silano e CO2 per a-SiOx, silano e N2O per a-SiOxNy. In altre due serie è stato aggiunto anche diborano, per ottenere silicio drogato boro. Sono state effettuate misure di corrente-tensione su campioni depositati su vetro borosilicato (per eliminare la componente spuria del substrato nella misura della resistività) e misure di surface photovoltage (SPV) su campioni depositati su c-Si drogato boro per individuare bandgap dei materiali e qualità dell’interfaccia layer-substrato. È risultato che i campioni con boro hanno conduttività maggiore dei rispettivi campioni intrinseci, ma non ad alte concentrazioni di azoto e ossigeno, che causano aumento del disordine reticolare e ostacolano l’attivazione del drogante. Il carbonio, invece, introdotto nel materiale solo per alti flussi di CO2, agisce probabilmente come drogante e promuove l’aumento della conducibilità elettrica. Le misure SPV hanno individuato il bandgap del silicio amorfo intorno a 1.8 eV. È stato inoltre possibile vedere transizioni energetiche dovute ad altre fasi presenti nel materiale. Indagando un diverso range di energia è stato possibile studiare la qualità dell’interfaccia con il substrato.