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2016-07-14Dissertation DOI: 10.18452/17557
Solution growth of polycrystalline silicon on glass using tin and indium as solvents
dc.contributor.authorBansen, Roman
dc.date.accessioned2017-06-18T15:14:35Z
dc.date.available2017-06-18T15:14:35Z
dc.date.created2016-07-27
dc.date.issued2016-07-14
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/18209
dc.description.abstractMit der vorliegenden Arbeit wird das Wachstum von polykristallinem Silicium auf Glas bei niedrigen Temperaturen aus metallischen Lösungen in einem Zweistufenprozess untersucht. Im ersten Prozessschritt werden nanokristalline Siliziumschichten (nc-Si) hergestellt, entweder durch die direkte Abscheidung auf geheizten Substraten oder durch als ''Amorphous-Liquid-Crystalline''(ALC)-Umwandlung bezeichnete metall-induzierte Kristallisation. Im zweiten Prozessschritt dienen die Saatschichten als Vorlage für das Wachstum von deutlich größeren Kristalliten durch stationäre Lösungszüchtung. Die ALC-Prozessdauer konnte durch umfassende Parameterstudien signifikant reduziert werden. Die Charakterisierung der durch direkte Abscheidung auf geheizten Substraten entstehenden nc-Si Saatschichten offenbarte, dass es sich dabei um individuelle Saatkörner handelt, die in eine quasi-amorphe Matrix eingebettet sind. Die Oxidation der Saatschichten vor dem zweiten Prozessschritt wurde als ein wesentliches Hindernis für das Wachstum identifiziert. Als erfolgreichste Lösung zur Überwindung dieses Problems hat sich ein anfänglicher Rücklöseschritt erwiesen. Da diese Methode jedoch schwierig zu kontrollieren ist, wurde ein UV-Laser-System entwickelt und installiert. Erste Resultate zeigen epitaktisches Wachstum an den Stellen, an denen das Oxid entfernt wurde. Bei der Lösungszüchtung auf ALC-Schichten beginnt das Wachstum an einigen größeren Saatkristallen, von wo aus umliegende Gebiete lateral überwachsen werden. Obwohl Kristallitgrößen bis zu 50 Mikrometern erreicht wurden, war es noch nicht möglich, geschlossene Schichten zu erzielen. Durch Lösungszüchtung auf nc-Si Saatschichten hingegen konnte dieses Ziel erreicht werden. Geschlossene, polykristalline Si-Schichten wurden erzeugt, auf denen alle Si-Kristallite miteinander verbunden sind. Neben den Wachstumsexperimenten wurden 3D-Simulationen durchgeführt, in denen u.a. unterschiedliche Heizerkonfigurationen simuliert wurden.ger
dc.description.abstractThe subject of this thesis is the investigation of the growth of polycrystalline silicon on glass at low temperatures from metallic solutions in a two-step growth process. In the first process step, nanocrystalline Si (nc-Si) films are formed either by direct deposition on heated substrates, or by a metal-induced crystallization process, referred to as amorphous-liquid-crystalline (ALC) transition. In the second process step, these seed layers serve as templates for the growth of significantly larger Si crystallites by means of steady-state solution growth. Extensive parameter studies for the ALC process helped to bring down the process duration significantly. Characterization of the nc-Si seed layers, formed by direct deposition on heated substrates, showed that the layer is composed of individual seeds, embedded in a quasi-amorphous matrix. The oxidation of the seed layers prior to the second process step was found to be a major obstacle. The most successful solution has been an initial melt-back step. As the process is hard to control, though, a UV laser system has been developed and installed. First promising results show unobstructed epitaxial growth where the oxide has been removed. Steady-state solution growth on ALC seed layers was found to start from a few larger seed crystals, and then cover the surrounding areas by lateral overgrowth. Although crystallites with sizes of up to 50 micrometers were obtained, it was not yet possible to achieve full surface coverage with a continuous layer. By solution growth on nc-Si seed layers, however, it was eventually possible to achieve this goal. Continuous, polycrystalline Si layers were grown, on which all Si crystallites are interlocked. The growth experiments were accompanied by 3D simulations, in which e.g. different heater configurations have been simulated.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
dc.rightsNamensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectEpitaxieger
dc.subjectSimulationger
dc.subjectLösungszüchtungger
dc.subjectSolarzellenger
dc.subjectDünnschichtsolarzelleger
dc.subjectMikrokristallines Siger
dc.subjectStationäre Flüssigphasenepitaxie (SSLPE)ger
dc.subjectSaatschichtger
dc.subjectPhysikalische Gasphasenabscheidung (PVD)ger
dc.subjectFlüssigphasenepitaxie (LPE)ger
dc.subjectPhotovoltaikger
dc.subjectAmorphous-Liquid-Crystalline-Übergang (ALC)ger
dc.subjectSolution Growtheng
dc.subjectEpitaxyeng
dc.subjectSimulationeng
dc.subjectThin Film Solar Celleng
dc.subjectMicrocrystalline Sieng
dc.subjectSteady-State Liquid Phase Epitaxy (SSLPE)eng
dc.subjectSeed Layereng
dc.subjectPhysical Vapor Deposition (PVD)eng
dc.subjectLiquid Phase Epitaxy (LPE)eng
dc.subjectSolar Cellseng
dc.subjectPhotovoltaicseng
dc.subjectAmorphous-Liquid-Crystalline Transition (ALC)eng
dc.subject.ddc530 Physik
dc.titleSolution growth of polycrystalline silicon on glass using tin and indium as solvents
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100239193
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/17557
dc.identifier.alephidBV043688006
dc.date.accepted2016-03-14
dc.contributor.refereeMasselink, W. Ted
dc.contributor.refereeReif, Jürgen
dc.contributor.refereeGambaryan, Karen M.
dc.subject.dnb29 Physik, Astronomie
dc.subject.rvkUQ 2200
local.edoc.pages136
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

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