Films minces à base de Si nanostructuré pour des cellules ...

tel-00916300, version 1 - 10 Dec 2013
4 A study on RF sputtered SiN x single layers and
SRSO/SiN x multilayers 91
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2 N 2 -Reactive sputtering of Si cathode . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2.1 Refractive index (n 1.95eV ) and Deposition rates (r d ) . . . . . . 92
4.2.2 Structural analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.2.3 Optical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3 Cosputtering of Si 3 N 4 and Si cathodes . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.3.1 Refractive index (n 1.95eV ) and Deposition rates (r d ) . . . . . . 99
4.3.2 Structural analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.3.3 Optical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.5 SRSO/SRSN multilayer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.5.1 Ellipsometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.5.2 X-Ray Reectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.5.3 Fourier transform infrared spectroscopy . . . . . . . . . . . . . 109
4.5.4 Surface Microstructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.5.5 X-Ray Diraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.5.6 High Resolution-Transmission Electron Microscopy . . . . . . 112
4.5.7 Optical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.6 Eect of annealing treatment under N 2 ow . . . . . . . . . . . . . . 115
4.6.1 T A =400°C: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.6.2 T A =700°C: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.6.3 T A =900°C: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.6.4 T A =1000°C: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.6.5 Inuence of short time and long time annealing on emission . 118
4.6.6 Structural analysis on STA SRSO/SRSN ML . . . . . . . . . . 119
4.7 Eect of number of patterns on emission . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.8 Eect of SRSN sublayer thickness on structural and optical properties 122
4.9 Optimizing annealing treatments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.9.1 Forming gas annealing versus annealing time . . . . . . . . . . 125
4.9.2 Short time annealing (STA) + Forming gas annealing . . . . . 127
4.9.3 Forming gas annealing + Short time annealing (STA) . . . . . 127
4.10 Understanding the origin of photoluminescence . . . . . . . . . . . . . 128
4.10.1 Role of defects in the matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.10.2 Eect of Si-np Size distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.10.3 Eect of surface microstructure . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
iii