JPH07165409A - 固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法 - Google Patents
固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法Info
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- JPH07165409A JPH07165409A JP5313057A JP31305793A JPH07165409A JP H07165409 A JPH07165409 A JP H07165409A JP 5313057 A JP5313057 A JP 5313057A JP 31305793 A JP31305793 A JP 31305793A JP H07165409 A JPH07165409 A JP H07165409A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法に関
する。 【構成】 固体珪素表面に吸着する水素密度を制御する
方法であって、固体珪素表面の吸着水素密度を増加させ
る際には真空中に保持した固体珪素表面に原子状水素を
照射し、固体珪素表面の吸着水素密度を減少させる際に
は電子線を照射して固体珪素表面の吸着水素密度を制御
する方法。
する。 【構成】 固体珪素表面に吸着する水素密度を制御する
方法であって、固体珪素表面の吸着水素密度を増加させ
る際には真空中に保持した固体珪素表面に原子状水素を
照射し、固体珪素表面の吸着水素密度を減少させる際に
は電子線を照射して固体珪素表面の吸着水素密度を制御
する方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体珪素表面の吸着水素
密度の制御方法に関し、さらに詳しくは太陽電池を構成
する水素化アモルファス珪素の電気的および光学的特性
の安定化に寄与でき、また水素化アモルファス珪素の放
射線吸収特性を利用した放射線検出器で利用される珪素
の光学特性および放射線吸収特性の制御に利用可能な方
法に関する。
密度の制御方法に関し、さらに詳しくは太陽電池を構成
する水素化アモルファス珪素の電気的および光学的特性
の安定化に寄与でき、また水素化アモルファス珪素の放
射線吸収特性を利用した放射線検出器で利用される珪素
の光学特性および放射線吸収特性の制御に利用可能な方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術において、固体珪素表面の水素
処理工程中に表面水素被覆率の制御を可能にした処理法
は未だ提案されていない。従来水素被覆処理では図２に
示すように、まず１０-8Ｔｏｒｒ以下の超高真空中で１
２００℃での熱処理で珪素表面水素を一度完全に除去を
行い、次に真空容器内が１×１０-4Ｔｏｒｒの圧力にな
るように分子水素を導入し、８００℃以上での熱処理を
任意の時間行う方法が行われてきた。しかし、この方法
では、表面水素の被覆量を減少させる手段が欠落してお
り、被覆率の制御性に難があった。
処理工程中に表面水素被覆率の制御を可能にした処理法
は未だ提案されていない。従来水素被覆処理では図２に
示すように、まず１０-8Ｔｏｒｒ以下の超高真空中で１
２００℃での熱処理で珪素表面水素を一度完全に除去を
行い、次に真空容器内が１×１０-4Ｔｏｒｒの圧力にな
るように分子水素を導入し、８００℃以上での熱処理を
任意の時間行う方法が行われてきた。しかし、この方法
では、表面水素の被覆量を減少させる手段が欠落してお
り、被覆率の制御性に難があった。
【０００３】さらに、従来技術において水素雰囲気での
熱処理を必要としているが、この熱処理は固体珪素内の
不純物拡散や格子欠陥を誘発し、固体珪素の品質を劣化
させる原因となっていた。また固体珪素上または珪素中
に熱変形を受け易い低融点物質、例えばゲルマニウムや
アルミニウムの層を有している場合、水素熱処理による
水素被覆処理法の適用は不可能であった。
熱処理を必要としているが、この熱処理は固体珪素内の
不純物拡散や格子欠陥を誘発し、固体珪素の品質を劣化
させる原因となっていた。また固体珪素上または珪素中
に熱変形を受け易い低融点物質、例えばゲルマニウムや
アルミニウムの層を有している場合、水素熱処理による
水素被覆処理法の適用は不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
に鑑み、水素被覆処理される固体珪素の適用範囲を拡大
すると共に、固体珪素表面の吸着水素密度を制御しうる
方法を提供しようとするものである。
に鑑み、水素被覆処理される固体珪素の適用範囲を拡大
すると共に、固体珪素表面の吸着水素密度を制御しうる
方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は固体珪素表面に
吸着する水素密度を制御する方法であって、固体珪素表
面の吸着水素密度を増加させる際には真空中に保持した
固体珪素表面に原子状水素を照射し、固体珪素表面の吸
着水素密度を減少させる際には電子線を照射することを
特徴とする固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法であ
る。
吸着する水素密度を制御する方法であって、固体珪素表
面の吸着水素密度を増加させる際には真空中に保持した
固体珪素表面に原子状水素を照射し、固体珪素表面の吸
着水素密度を減少させる際には電子線を照射することを
特徴とする固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法であ
る。
【０００６】すなわち、本発明は固体珪素表面水素被覆
量を増加させる手段として、化学的により活性である原
子状水素照射と、表面被覆率を減少させる手段として電
子線照射の表面励起を同一系統の装置で実現すること
で、被覆量の加減を可能とし、被覆量の制御性の向上を
図る方法である。
量を増加させる手段として、化学的により活性である原
子状水素照射と、表面被覆率を減少させる手段として電
子線照射の表面励起を同一系統の装置で実現すること
で、被覆量の加減を可能とし、被覆量の制御性の向上を
図る方法である。
【０００７】
【作用】固体珪素表面において水素被覆量を増加させる
際に使用する原子状水素は分子状の水素と比較して化学
反応性が著しく高く、極めて少ない熱エネルギーでも珪
素表面に吸着させることが可能である。原子化していな
い水素で珪素表面に水素を吸着させる従来の水素熱処理
に比べ、低温でより高速に珪素表面に水素を吸着させる
ことが可能である。
際に使用する原子状水素は分子状の水素と比較して化学
反応性が著しく高く、極めて少ない熱エネルギーでも珪
素表面に吸着させることが可能である。原子化していな
い水素で珪素表面に水素を吸着させる従来の水素熱処理
に比べ、低温でより高速に珪素表面に水素を吸着させる
ことが可能である。
【０００８】また、固体珪素表面において水素被覆量を
減少させるために、電子線照射により表面励起を採用す
ることで低温で制御性よく表面水素の除去が可能にな
る。水素被覆された珪素表面に電子線を照射すると、水
素−珪素化学結合を形成している結合電子が、励起効果
により外部に取り除かれ、珪素−水素結合が切断されて
被覆水素は脱離除去される。水素の除去率は電子線の照
射量に依存するため、照射量を可変することで水素被覆
量の減少分を自由に決定できる。
減少させるために、電子線照射により表面励起を採用す
ることで低温で制御性よく表面水素の除去が可能にな
る。水素被覆された珪素表面に電子線を照射すると、水
素−珪素化学結合を形成している結合電子が、励起効果
により外部に取り除かれ、珪素−水素結合が切断されて
被覆水素は脱離除去される。水素の除去率は電子線の照
射量に依存するため、照射量を可変することで水素被覆
量の減少分を自由に決定できる。
【０００９】
【実施例】図１に本発明を適用した実施例の模式図を示
す。図１において、１はフィラメント支持棒、２は電子
線源、３は珪素基板、４は真空容器、５は電子線、６は
タングステンフィラメント、７は水素導入器を示す。珪
素基板３として（１００）の結晶面方位を有する珪素基
板を、最初に１０-8Ｔｏｒｒ以下に排気された真空容器
４中に配置した。該基板３の温度は全工程を通じて室温
に保たれた。基板３表面の水素被覆量を増加させる場合
には水素吸着工程を行う。この場合、珪素基板３の表面
上にフィラメント支持棒１で距離１００ｍｍに配置され
た直径０．５ｍｍ、長さ３０ｍｍのタングステンフィラ
メント６を１８００℃に赤熱させ、同時に分子状の水素
を水素導入器７を通して真空容器４内が１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの圧力になるように導入する。分子水素はフィラメ
ント６近傍で解離し原子化され、こゝから珪素基板３ま
で飛行し基板３表面で吸着する。珪素表面が表面水素被
覆が皆無であるときに、以上の水素吸着工程を行ったと
きの、表面被覆水素の原子密度と水素照射量の相関を後
記表１に示す。原子状水素の照射量を増加させると表面
被覆水素の原子密度は増加する傾向にある。この実施例
の条件において、表面被覆水素量の原子密度を０〜１．
３×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で可変できること
がわかった。
す。図１において、１はフィラメント支持棒、２は電子
線源、３は珪素基板、４は真空容器、５は電子線、６は
タングステンフィラメント、７は水素導入器を示す。珪
素基板３として（１００）の結晶面方位を有する珪素基
板を、最初に１０-8Ｔｏｒｒ以下に排気された真空容器
４中に配置した。該基板３の温度は全工程を通じて室温
に保たれた。基板３表面の水素被覆量を増加させる場合
には水素吸着工程を行う。この場合、珪素基板３の表面
上にフィラメント支持棒１で距離１００ｍｍに配置され
た直径０．５ｍｍ、長さ３０ｍｍのタングステンフィラ
メント６を１８００℃に赤熱させ、同時に分子状の水素
を水素導入器７を通して真空容器４内が１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの圧力になるように導入する。分子水素はフィラメ
ント６近傍で解離し原子化され、こゝから珪素基板３ま
で飛行し基板３表面で吸着する。珪素表面が表面水素被
覆が皆無であるときに、以上の水素吸着工程を行ったと
きの、表面被覆水素の原子密度と水素照射量の相関を後
記表１に示す。原子状水素の照射量を増加させると表面
被覆水素の原子密度は増加する傾向にある。この実施例
の条件において、表面被覆水素量の原子密度を０〜１．
３×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で可変できること
がわかった。
【００１０】被覆水素量を減少させる場合は、電子線源
２を通して１０ｅＶ以上のエネルギを有する電子線５を
照射して表面被覆水素を除去する。この実施例におい
て、水素の飽和吸着した珪素表面に電子線を照射した場
合の、照射電子線量と残留する表面被覆水素の原子密度
との相関を表２に示した。電子線照射量を増加させると
表面被覆水素密度は減少傾向にある。この実施例の条件
において、電子線照射による水素除去により０〜１．３
×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で可変できることが
わかった。以上より、この実施例において、基板温度を
室温に保持したまま表面被覆水素の原子数密度を０〜
１．３×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で自由に可変
することができた。
２を通して１０ｅＶ以上のエネルギを有する電子線５を
照射して表面被覆水素を除去する。この実施例におい
て、水素の飽和吸着した珪素表面に電子線を照射した場
合の、照射電子線量と残留する表面被覆水素の原子密度
との相関を表２に示した。電子線照射量を増加させると
表面被覆水素密度は減少傾向にある。この実施例の条件
において、電子線照射による水素除去により０〜１．３
×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で可変できることが
わかった。以上より、この実施例において、基板温度を
室温に保持したまま表面被覆水素の原子数密度を０〜
１．３×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で自由に可変
することができた。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、固体珪素表面の吸着水
素量を０〜１．３×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で
自由に可変することが可能になる。
素量を０〜１．３×１０15（ａｔｍ／ｃｍ2 ）の範囲で
自由に可変することが可能になる。
【図１】本発明の一実施例に係る珪素表面水素被覆処理
装置の模式図。
装置の模式図。
【図２】従来の珪素表面水素被覆処理法の流れ図。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体珪素表面に吸着する水素密度を制御
する方法であって、固体珪素表面の吸着水素密度を増加
させる際には真空中に保持した固体珪素表面に原子状水
素を照射し、固体珪素表面の吸着水素密度を減少させる
際には電子線を照射することを特徴とする固体珪素表面
の吸着水素密度の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313057A JPH07165409A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313057A JPH07165409A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07165409A true JPH07165409A (ja) | 1995-06-27 |
Family
ID=18036696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313057A Pending JPH07165409A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 固体珪素表面の吸着水素密度の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07165409A (ja) |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5313057A patent/JPH07165409A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040203 |