Реферат: Компьютерное моделирование сенситометрических характеристик формирователей сигналов изображения

Катодное распыление.

В данном случае слои образуются катодным распылением в атмосфере инертного газа. Для этого можно использовать кадмиевый катод и такие газы как H₂ S/Ar или S/Ar. Ионы меди, образующиеся в результате диссоциации во время разряда, взаимодействуют с атомами кадмия на поверхности подложки.

Преимущество этого метода состоит в том, что химический состав получаемой пленки аналогичен составу катода.

Химическое осаждение методом пульверизации.

Метод пульверизации состоит в том, что на нагретую подложку разбрызгивается раствор, содержащий химические элементы, необходимые для получения CdS. Этот метод хорошо подходит для промышленного производства пленок CdS , благодаря его простоте и низкой стоимости. Метод пульверизации позволяет избежать значительных потерь порошка CdS , характерных для термического испарения. Подробное описание этого технологического процесса рассмотрен ниже, поскольку этот метод использовался для получения гетероперехода формирователя сигналов изображения.

Метод спекания.

Пленки CdS тонкого типа обычно изготовляют из смеси порошка CdS и CdCI₂ . Смесь наносят на подложку и затем нагревают до температуры 500-600^o С. В процессе нагрева при температуре 568^o С CdS начинает растворяется в расплаве CdCl₂ , который начинает испаряться при 400^o С; таким образом наблюдается рекристаллизация. В процессе спекания, сплавление частиц и рекристаллизация происходят при относительно низкой температуре, и образующиеся пленки имеют структуру, близкую к монокристаллической.

Получение слоя сульфида меди.

Известно несколько способов получения слоев: взрывное и квазистанционарное термическое напыление, химическое осаждение из простых многокомпонентных растворов, реакции в твердой фазе, а также электролитическое нанесение.

Перед созданием слоя Cu₂ S полезна предварительная обработка поверхности CdS . При травлении в кислотах (например, в НСl) удаляются поверхностные примеси и увеличивается площадь границ зерен.

В настоящее время очень широко используется процесс окунания при получении слоя Cu₂ S . При окунаний происходит топотаксиальная реакция замещения одного иона кадмия двумя ионами меди в соответствии с формулой:

CdS + 2СuX → Cu₂ S + CdX₂

где символом Х обозначен химический элемент который может быть например С1, Вr или I.

Эта реакция обычно осуществляется в водном растворе при температуре 90-100^o С, некоторые же исследователи предпочитают использовать органический раствор. Недостатком метода является получение пленки Cu₂ S, неоднородной по толщине, что происходит из-за высокой подвижности ионов меди.

Вместо окунания, называемого "мокрым" методом иногда применяют "сухой" метод - испарение CuCI . При проведении термообработки после нанесения тонкого слоя CuCI на CdS происходит обмен ионов Cd⁺ ↔2Сu⁺ .

Этот метод применялся при создании исследуемых образцов ФСИ. Его преимущество - устранение глубокой миграции Сu₂ S по границам зерен в слой CdS .

Метод непосредственного испарения Cu₂ S или Cu с последующим сульфинированием в бензольном растворе оказался малоэффективным, поскольку при пульверизации происходит значительное окисление Cu₂ S, что снижает КПД.

Формирование гетероперехода.

После получения слоя Сu₂ S следующим этапом является создание перехода. Обычно его формируют с помощью термообработки в течении нескольких минут при температуре 150-200^o С. Условия проведения термообработки влияют на параметры гетероперехода. Происходят уменьшение шунтирующего сопротивления и увеличение напряжения холостого хода [4].

Однако слишком продолжительная термообработка приводит к снижению тока короткого замыкания Iкз . Нанесение слоя меди поверх Сu₂ S улучшает стехиометрию последнего и повышает стабильность элемента.

На основе CdS-Cu₂ S существует два типа фотоэлементов. В "тыльно-барьерных" элементах свет первоначально проникает в слой CdS, который имеет большую ширину запрещенной зоны. Во "фронтально-барьерных" элементах свет поглощается непосредственно в слое Сu₂ S [3].

Технология получения образцов ФСИ.

Для исследований использовались образцы, которые согласно классификации солнечных элементов можно отнести к тыльно-барьерному типу.

На стеклянную подложку с фабрично нанесенным прозрачным проводящим слоем двуокиси олова наносился слой CdS методом пульверизации водного раствора тиокарбамида и хлорида кадмия (ЭГДРЖ). При нагреве до 700^o К образуется поликристаллическая пленка в результате пиролитической реакции:

ClS+CS(NH₂ )₂ +2H₂ O→CdS↓+2NH₄ Cl+CO₂ ↑

Тонкий слой СdS формировался методом эндотермической реакции замещения в твердой фазе. Вакуумным испарением поверх наносился слой хлорида меди. При температуре более 360^o К происходила диффузия компонентов, сопровождавшаяся химической реакцией замещения ионов Cd⁺ ионами Сu⁺ в твердой фазе:

CdS+2СuСl→CdCl₂ +CuS

после чего хлорид кадмия был удален промыванием образца в дистиллированной воде.

Рис.8. Слоистая структура гетероперехода ФСИ.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕНСИТОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕТЕРОПЕРЕХОДА CdS-Cu₂ S И ИХ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ.