2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОЙ ПЛЕНКИ ДИСЕЛЕНИДА МЕДИ И ИНДИЯ CuInSe
2
METHOD FOR PRODUCTION OF THIN FILM OF COPPER AND INDIUM DISELENIDE CuInSe

Изобретение относится к технологиям получения полупроводников и предназначено, в частности, для производства фотопреобразователей
2
на основе CuInSe.
2
Известен способ получения тонких пленок CuInSe термическим испарением в вакууме (S.P.Grindle, A.H.Clark, S.Rezaie-Serej, E.Falconer, J.Appl. Phys., 51 (1980) 10.) который является наиболее простым по своему техническому исполнению, но характеризуется наименьшим числом физических параметров, подконтрольных в процессе нанесения тонких пленок. Пленки осаждаются из одного или двух источников на стекло или корундовую подложку. После нанесения пленки подвергаются отжигу в атмосфере аргона.
2
Аналогичным способом получают также тонкие пленки тонкие пленки CuInSe (Japanese Journal of Applied Physcs Vol.30, №3, March, 1991, pp.442-446) методом селенизации. Под термином «селенизация» подразумевается насыщение селеном медно-индиевых сплавов из твердой и газообразной фазы.
2
При этом на подложку поочередно напыляют каждый из компонентов соединения. Потом многослойная структура из элементарных слоев Cu/In/Se в закрытом боксе в потоке аргона подвергается отжигу, формируя поликристаллические слои CuInSe.
2
Недостатком метода селенизации из твердой фазы селена является отсутствие точного контроля химического состава пленки CuInSe ввиду реиспарения селена и селенидов меди-индия во время отжига. Пленка селена имеет неоднородное распределение по поверхности отношения Cu/In и большие изменения концентрации Se по глубине, пленка не соответствует стехиометрическому составу. С увеличением температуры наблюдается частичная деградация пленки.
2
Предлагаемое изобретение направлено на получение хорошо сформированных и плотноупакованных пленок CuInSe; возможность управления химическим составом пленок на больших площадях и в больших объемах, что немаловажно в производственных условиях и ведет к удешевлению себестоимости полупроводников; увеличение коэффициента использования компонентов.
2
2
Для решения поставленной задачи применен особый способ, при котором отпадает необходимость в отжиге многослойной структуры. Способ заключается в том, тонкую пленку CuInSe получают в двухзонной печи путем переноса паров селена потоком газа-носителя из одной температурной зоны в другую на поверхность предварительно подготовленной медно-индиевой порошковой мишени. Сама мишень получена сплавливанием металлических компонент стехиометрического состава в твердой фазе в равных весовых соотношениях с последующим раздроблением сплава в порошок (фракции 0,1 мм), его прессованием и распылением Cu-In стехиометрического состава на подложку, например, вакуумным магнетронным распылением. Если в качестве подложки использовать гибкую пленку, которую в ходе процесса можно перематывать специальным механизмом, то можно получать пленки CuInSe на больших площадях.
Полученные таким образом тонкие пленки стехиометрического состава могут быть использованы в качестве базового слоя при производстве солнечных батарей. Благоприятные оптические свойства этого материала (ширина запрещенной зоны и высокий коэффициент поглощения) и высокий КПД позволяют произвести замену в производстве солнечных батарей толстых пластин объемного кремния на тонкие пленки толщиной в несколько микрон, что способствует уменьшению себестоимости солнечных элементов ввиду сокращения потребления материалов. Особо выгодно применение тонкопленочных солнечных батарей, например, на электромобилях, на которых они являются основным источником электроэнергии.
2
Реализацию способа получения тонкой пленки диселенида меди и индия CuInSe можно разъяснить на примере конкретного устройства, работа которого основана на этом принципе, один из вариантов которого приведен на чертеже.
В полости кварцевого реактора 1 в кювете 2 помещен источник реакционной компоненты-селен и под углом к ней предварительно подготовленная порошковая мишень 3, соединенные кварцевым штоком 4. Торцы кварцевого реактора снабжены вакуумно-плотными фланцами 5 и 6 со штуцером 7 для подачи газа-носителя и клапаном 8 для выхода газа (давление газа превышает атмосферное давление). Кварцевый реактор размещен внутри двухзонной печи с нагревателями 9 и 10, создающими две температурные зоны (для разогрева селена и мишени). Нагреватели снабжены контрольно-измерительной аппаратурой, способствующей поддержанию заданного температурного режима.
Устройство работает следующим образом:
Снимают фланец 6 и внутрь кварцевого реактора 1 помещают кварцевый шток 4 с кюветой для селена 2 и порошковой мишенью 3. После этого фланец 6 закрывают, включают нагреватели 9 и 10. Подают газ-носитель. Под воздействием температуры селен испаряется, и вокруг кюветы образуются пары, которые потоком газа-носителя (например, азота), переносятся на поверхность разогретой порошковой мишени и диффундируют в нее. Поток газа-носителя поступает в кварцевый реактор через штуцер 6 и сбрасывается в атмосферу через клапан 7. После получения тонкой пленки готовая продукция извлекается из кварцевого реактора.