Capítulo 5. Conclusiones.

Transcripción

1 94 Capítulo 5..

2 95 El primr objtivo d la tsis ha sido disñar y construir un quipo óptico n un horno d difusión qu combin la aplicación d altas tmpraturas con mdidas in-situ d transmisión óptica, caractrizando l comportaminto térmico d la obla d silicio mplando l spctro d misión d un LED comrcial d bajo cost n l rango d 1.2 a 1.6 µm. S concluy qu l quipo hac posibl rproducir y ampliar l rango d xprimntos similars n los qu antriormnt s utilizaron quipos sofisticados d alta tcnología (lásr) con lvados costos d adquisición. El sgundo objtivo ha sido mdir ópticamnt la tmpratura d la obla d c-si, dtrminar l coficint d absorción d c-si n l rango d misión dl LED y los mcanismos fundamntals qu intrvinn (absorción banda a banda y por cargas librs), calculando l coficint d absorción mplando la toría dsarrollada n los últimas décadas. Los últimos qu han trabajado sobr st tma furon P. J. Timans t al. [22] quins prsntaron un modlo más complto para l ajust d las curvas dl coficint d absorción con tmpratura para luz monocromática. Para ajustar las curvas xprimntals s ha ampliado la toría d cálculo dl coficint d absorción para una luz monocromática al spctro d misión d un LED. Sumando las contribucions d las longituds d ondas qu conforman l spctro d misión dl LED. En st caso l rango dl spctro s d 1.2 a 1.6 µm con un pico máximo n 1.42 µm. Calculando la absorción para cada longitud d onda qu lo conforman. Subdividiéndola n pasos d 20 nm y dándol un pso a cada sgmnto subdividido n todo l rango dl spctro. S concluy qu l LED a tmpraturas supriors a los 620 ºC s comporta como una luz monocromática d 1.36 µm. A tmpraturas mnors a los 620 ºC,

3 96 l spctro dl LED no s comporta como una luz monocromática. Esto s dbido a las contribucions d las longituds d onda crcanas a 1.2 µm, n las cuals l mcanismo qu prdomina s la absorción banda-banda (α BG ) y qué no prmitn djar vr l cambio qu prsnta la curva tórica d 1.36 µm n st rango d tmpratura. Los rsultados calculados al compararlos con los datos d otros trabajos hchos con mdidas aplicando luz monocromático (lásr) d 1.15, 1.3, 1.4 y 1.55 µm coincidn bin. S concluy qué para tmpraturas mnors a 240 ºC l mcanismo qu domina s d las cargas librs, y para tmpraturas mayors a 240 ºC l mcanismo qu pasa a dominar s la absorción banda a banda. En la absorción banda a banda l mcanismo qu domina n todo l rango d mdida s l corrspondint a la nrgía quivalnt n tmpratura d θ 2 = 670 K, l cual stá rlacionado con la absorción óptica transvrsal d fonons d la rd cristalina d c-si. En la absorción por fcto d cargas librs (α FC ) l mcanismo qu domina n todo l rango d mdida s l qu corrspond a la sccions d captura rlacionadas con los lctrons ( σ * n n ). Esto s a causa d la conductividad intrínsca dl c-si a altas tmpraturas. El dópant d las oblas tipo p utilizado n st trabajo (N A = 1.6x10 16 cm -3 ) s dmasiado bajo para qu tnga una contribución important n la absorción. El último objtivo d sta tsis s comprobar por difrnts métodos ópticos l procso d cristalización d las capas d a-sic x :H intrínscas y dopadas con fósforo con mdidas in-situ o x situ.

4 97 Con las mdidas d FTIR n l rango d 1 a 10 µm s confirmó la prsncia d nlacs monohidridos (Si-H) n 2016 cm -1 (496 µm) y polihidridos (Si-H 2 ) n 2100 cm -1 (476 µm). En la capa intrínsca s mayor la prsncia d stos nlacs qu n la capa dopada. El cambio d las propidads ópticas qu ocasiona l rcocido s mayor n la capa dopada qu n la intrínsca, la absorción para la capa dopada con fósforo s mayor n todo l rango d mdida y aumnta aun más n l rango d 3000 a 1000 cm -1 (3,33 a 10 µm). En cambio, n la capa intrínsca la absorción s mantin constant n todo l rango d mdida. El cambio qu sufr la capa dopada dspués dl rcocido s rflja n l coficint d xtinción ( k ) l cual mustra un cambio n sit órdns d magnitud mayor qu l d la capa intrínsca. El coficint d rfracción ( n ) s mayor n la capa intrínsca qu n la capa dopada, mantniéndos constant n todo l rango d mdida (1 a 10 µm). S pud concluir qu los cambios n l coficint d xtinción dpndn n gran mdida dl dopado d la capa dspués dl rcocido. El coficint d rfracción dpnd solo dl rcocido. La combinación d dopado con l rcocido cambia significadamnt las propidads ópticas d la capa dopada, aumntando la k y disminuyndo la n. Para mdias supriors d las 2 µm l mcanismo qu domina n l procso d absorción s l d cristalina ( α ). L α FC. A partir d 6 µm hay qu sumar la absorción n la rd

5 98 En la mdidas in-situ d difracción d rays X (XDR) s vrifica la formación d trs picos caractrísticos d difracción dbido al crciminto alatorio d los cristals d Si con orintacions cristalográficas 111, 220, 311 situados n los ángulos d 28,9º, 47,5º y 56,4º grados con prdomínant orintación n la dircción 111. S concluy también qu n la capa dopada d 300 nm d grosor cristaliza al hacrl un rcocido d 1h y 30 minutos a 800 ºC, prsntando n la mdida d XDR los picos d difracción. En la capa intrínsca no prsnta picos d difracción n la mdida d XDR dspués d 1h y 30m d rcocido a 800 ºC, indicando qu aun s mantin n stado amorfo. Con mdidas in-situ s vrificó l crciminto d st pico n la orintación 111 confirmando qu n la capa dopada mpiza a formars n los primros 30 minutos d habr alcanzado la tmpratura d procso, lugo n los siguints 30 minutos l pico s forma con mayor intnsidad indicando qu la fas d cristalización ha ocurrido. En la capa intrínsca s mpiza a intuir una formación d pico n la orintación 111 a partir d la primra hora d procso y n la sgunda hora l pico s forma con mayor claridad, indicando qu n la capa intrínsca l procso a sta tmpratura ocurr más lntamnt. Con las mdidas d UV s concluy qu la intnsidad dl pico n la capa dopada aparc con mayor intnsidad n 276 nm lugo dl rcocido d 1h y 30 m, indicando qu la capa dopada alcanza la fas cristalina n st timpo d rcocido. En la capa intrínsca no prsnta pico n 276 nm indicando qu su

6 99 stado sigu sindo amorfo con st timpo c cristalización y a sta tmpratura. D las mdidas in-situ con d la fas d cristalización d capas d a-sic x :H intrínscas y dopadas con fósforo utilizando l quipo d transmisión óptica, s concluy qu durant l paso d la libración d hidrógno s dtcta un cambio. La transmisión d la capa con substrato s 0,42 y la d intrínsca s d 0,44. Lugo al trminar los 30 minutos d la libración dl hidrógno ambas capas transmitn l mismo valor d sñal 0,41. Durant todo l rsto dl procso l comportaminto d las capas s similar y no s dtcta cambio qu s puda rlacionar con l cambio d fas d amorfo a cristalino. La configuración dl quipo al mplar un spctro d misión n st rango (1,2 a 1,6 µm), no prmit mdir a 800 ºC l cambio d fas d amorfo a cristalino. Dbido al fcto d la absorción n l substrato d c-si qu aumnta con la tmpratura. Las línas futuras n la qu s pud sguir invstigando mplando l quipo d mdida óptica con tmpratura son: 1. Monitorizar in-situ la fas d la cristalización dl las capas a- SiC x :H cambiando la configuración dl quipo óptico midindo n rflxión con luz n l ultraviolta n l rango d 275 nm. 2. Hacr un studio n l qu s combin la fas d cristalización con la difusión in-situ para fabricar misors d células solars d alta ficincia. Emplando difrnts tmpraturas, timpos d rcocidos.

7 Hacr un studio tórico dl fcto dl dopado n oblas tipo p al coficint d absorción durant dl rcocido a lvadas tmpraturas. Para stimar la tmpratura suprficial d la obla (n l intrfaz a-sic x /c-si). Un aumnto d la tmpratura a causa dl alto dopado (aumnto d la absorción por cargas librs) podría lvar significativamnt la tmpratura suprficial y ocasionar la cristalización más rápida d las capas a-sic x dopadas.