Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Тонкий слой алюминия на поверхности аморфного кремния способен значительно снизить температуру кристаллизации
Новый способ управления процессом кристаллизации аморфного кремния, разработанный сотрудниками института металловедения им. Макса Планка в Штутгарте (ФРГ), позволит снизить температуру перехода в кристаллическое состояние с 700 до 150 градусов по Цельсию, причем в этом диапазоне может быть получено любое значение температуры. Такое заметное снижение температуры даст возможность существенно упростить процесс производства кристаллического кремния и использовать при создании готовых изделий такие материалы, как пластмассы или бумага, на поверхности которых можно будет создавать тонкие слои кремния.
В эксперименте немецких ученых использовался щелевой кристаллизатор. Поверхность аморфного кремния (a-Si) покрывали тонкой пленкой алюминия. Влияние металлов на снижение температуры кристаллизации было известно и ранее, но алюминий с этой точки зрения исследовался впервые. Алюминий, по сути, позволяет снизить энергию, необходимую для активизации процесса кристаллизации.
Кристаллизация начинается на поверхности зерен алюминия при достижении некоторой критической толщины алюминиевой пленки. Ученым удалось выяснить, что для снижения температуры кристаллизации до 200oC нужно иметь пленку толщиной около 20 нм, при меньшей толщине температура возрастает.
Толщина пленки косвенным образом определяет соотношение поверхностной энергии и энергии кристаллической решетки. Поначалу на границах зерен алюминия формируется не слишком упорядоченный кристалл кремния, однако затем в ходе кристаллизации структура становится всё более совершенной и упорядоченной, поскольку этот процесс происходит с понижением свободной энергии (термодинамического потенциала).
Хотя исследователям удалось научиться управлять процессом кристаллизации, детали процесса пока не ясны. В частности, непонятно поведение фрагментов алюминиевой пленки в ходе кристаллизации. Известно лишь, что отдельные атомы алюминия мигрируют по кристаллу и затем собираются в нижней части кристаллического блока кремния.
