Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza właściwości cienkich warstw Tio2 do aplikacji w elastycznych przyrządach fotowoltaicznych i optoelektronicznych

Sibiński M., Znajdek K., Tadaszak K., Posadowski W., Sawczak M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2014

|

Z. 264

99-112

PL

Artykuł jest opisem analizy nowej metody nakładania cienkich warstw dwutlenku tytanu pod kątem jej aplikacji w ogniwach słonecznych z uwzględnieniem elastycznych struktur fotowoltaicznych. Uzyskane warstwy zostały poddane zarówno charakteryzacji optycznej i elektrycznej, jak również badaniom strukturalnym w celu weryfikacji możliwości ich zastosowań w charakterze emiterowych pokryć przewodzących w strukturach fotowoltaicznych. Dodatkowo, w ramach oceny potencjału zastosowania TiO2 w elastycznych ogniwach słonecznych, badane warstwy otrzymane na elastycznych podłożach PET zostały przetestowane pod kątem wpływu dynamicznych cykli zginania na zmianę ich rezystancji na kwadrat. Jako ostateczna weryfikacja potencjału uzyskanych warstw do produkcji przyrządów fotowoltaicznych wykonano prototypowe ogniwo słoneczne, pokryte TiO2, oraz sprawdzono jego podstawowe parametry elektryczne.

EN

This paper presents properties of titanium dioxide thin films prepared in reactive pulse magnetron deposition method using differential variants of process parameters. Layers of TiO2 were deposited on both glass and polymer foil substrates. They were characterized in terms of optical and electrical parameters in order to verify their possible application as emitter conductive coatings in photovoltaic structures. Additionally, within the evaluation process of potential TiO2 application in flexible solar cells, layers deposited on PET foils, were investigated for mechanical durability. They were tested in terms of the influence of dynamic bending cycles on surface resistance per square changes.

2

Nanocomposites deposited by reactive magnetron sputtering and their applications

Tadaszak K.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 7

307--309

PL

Cienkie warstwy nanokompozytów ze względu na ciekawe właściwości znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, od elektroniki, przez mechanikę po fotowoltaikę. W pracy zostały przedstawione możliwości wykorzystania reaktywnego rozpylania magnetronowego do nanoszenia warstw kompozytów o rozmiarach charakterystycznych 10 – 300 nm. Omówione zostały właściwości mieszanin tlenków i azotków z metalami (Al, Ti) i wstępnie scharakteryzowane pod kątem możliwych zastosowań.

EN

Nanocomposite thin films are popular in various industries, from electronics, mechanics to photovoltaics, because of their unusual properties. In paper, the possibility of composite deposition with characteristic size 10 to 300 nm (grains or single layers) with the use of reactive magnetron sputtering technology was indicated. The properties of mixture of oxides or nitrides with metal (Al, Ti) were discussed. The electrical and optical properties of nanocomposites were compared with those of clean oxides and then pre-characterized in terms of possible applications.

3

Reactive pulsed magnetron sputtering of titanium : influence of process parameters on resistivity and optical properties

Tadaszak K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2013

|

Z. 261

5--13

PL

Cienkie warstwy azotku i tlenku tytanu osadzane były z procesie impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Przeanalizowano wpływ ciśnienia cząstkowego gazów reaktywnych na właściwości tych materiałów. Kontrola procesu oparta była na śledzeniu zmian parametru zasilacza – mocy krążącej. Zaprezentowana technologia umożliwia dowolne modyfikowanie składu chemicznego, od warstw z nadmiarową zawartością tytanu, przez składy stechiometryczne, po nadstechiometryczne, co jest powodem obserwowanych zmian w mierzonych charakterystykach związków tytanu. Zbadano elektryczne i optyczne właściwości warstw, a następnie oceniono je pod względem możliwych zastosowań. Dzięki specjalnemu źródłu zasilania i kontroli procesu, możliwe było nanoszenie materiałów o niskiej rezystywności, bez dodatkowego podgrzewania podłoża i z wysoką szybkością osadzania. Zaprezentowana technologia może zostać wykorzystana do pokrywania podłoży nieodpornych na wysokie temperatury.

EN

Titanium nitride and titanium oxide thin films were deposited by pulsed DC reactive magnetron sputtering. In this paper the influence of reactive gas partial pressure on the properties has been studied. The process control was realized by tracking the changes in the power supply parameter – circulating power. Presented technology enables free modification in the chemical composition, from titanium–rich to stoichiometric and overstoichiometric materials. The electrical and optical properties of titanium compounds were measured and then evaluated for possible electrode applications. Thanks to the special power supply and process control, it was possible to deposit low resistivity thin films without additional substrate heating and with high deposition rate. Presented technology is suitable for substrates with low temperature resistance.

4

High rate deposition of thin film compounds - modeling of reactive magnetron sputtering process

Tadaszak K., Paprocki J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2013

|

Z. 263

95--104

EN

Deposition of compound thin films with reactive magnetron sputtering method causes a lot of difficulties, of which the main ones are the instability of the process and decrease of the deposition rate. Computer simulations were performed using Berg’s model assumptions. Firstly, effect of basic process parameters on aluminum oxide deposition was examined, also theoretical characteristics of the deposition of Al2O3, AlN, TiO2, TiN were compared. Next, the parameters for efficient deposition of titanium oxide were determined. Simulations were confirmed by the results of experimental work. The purpose of presented work was to define, with Berg’s model, mechanisms which enable deposition, in metallic mode of magnetron work, of oxides with properties near to stochiometric. Presented analysis results were compared to real process parameters observed during reactive sputtering .

PL

Osadzanie cienkich warstw związków metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego sprawia wiele trudności, spośród których głównymi są niestabilność procesu i spadek szybkości osadzania. Komputerowe symulacje wykonano wykorzystując założenia modelu Berga. W pierwszej kolejności sprawdzono wpływ podstawowych parametrów procesu na osadzanie tlenku glinu. Porównano również teoretyczne charakte-rystyki osadzania Al2O3, AlN, TiO2, TiN. Następnie określono parametry umożliwiające wydajne osadzanie tlenku tytanu. Symulacje potwierdzono wynikami prac eksperymentalnych. Głównym celem pracy była próba określenia mechanizmów umożliwiających osadzanie w modzie metalicznym tlenków o właściwościach zbliżonych do warstw o składzie stechio-metrycznym.

5

Weryfikacja możliwości zastosowania cienkich warstw TiO₂ w charakterze transparentnych pokryć przewodzących ogniw słonecznych różnych typów

Znajdek K., Sibiński M., Tadaszak K., Posadowski W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 5

24-26

PL

W artykule przedstawiono właściwości cienkich warstw dwutlenku tytanu wykonanych metodą reaktywnego impulsowego osadzania magnetronowego w różnych wariantach w zależności od parametrów procesu. Warstwy TiO₂, osadzone zarówno na podłożach szklanych jak i na elastycznych foliach polimerowych, zostały poddane charakteryzacji optycznej i elektrycznej w celu weryfikacji możliwości ich zastosowań w charakterze transparentnych warstw przewodzących w strukturach fotowoltaicznych. Dodatkowo, w ramach oceny potencjału zastosowania TiO₂ w elastycznych ogniwach słonecznych, badane warstwy otrzymane na elastycznych podłożach PET zostały przetestowane pod kątem wpływu dynamicznych cykli zginania na zmianę ich rezystancji na kwadrat.

EN

This paper presents properties of titanium dioxide thin films prepared in reactive pulse magnetron deposition method using differential variants of process parameters. Layers of TiO₂ were deposited on both glass and polymer foil substrates. They were characterized in terms of optical and electrical parameters in order to verify their possible application as emitter conductive coatings in photovoltaic structures. Additionally, within the evaluation process of potential TiO₂ application in flexible solar cells, layers deposited on PET foils, were investigated for mechanical durability. They were tested in terms of the influence of dynamic bending cycles on surface resistance per square changes.

6

Nanokompozyty osadzane metodą rozpylania magnetronowego i ich zastosowania

Tadaszak K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

101--102

PL

Cienkie warstwy nanokompozytów ze względu na ciekawe właściwości znajdują coraz szersze zastosowanie w najróżniejszych gałęziach przemysłu, od elektroniki, przez mechanikę (warstwy odporne na ścieranie) po fotowoltaikę. W pracy zostały przedstawione możliwości wykorzystania technologii reaktywnego osadzania magnetronowego do nanoszenia warstw kompozytów o rozmiarach charakterystycznych 10 – 300 nm (jest to rozmiar ziarna lub pojedynczej warstwy). Zmierzone zostały właściwości kompozytów – mieszanin tlenków i azotków z metalami (Al2O3-Al, AlN-Al, TiO2-Ti, TiN-Ti). Badania przeprowadzono z użyciem niezbalansowanego magnetronu WMK-50. Korzystano w nich z targetów tytanowych i glinowych o średnicy 50 mm, które rozpylano w obecności mieszaniny gazu roboczego – argonu i gazu reaktywnego – tlenu lub azotu. W badaniach wykorzystywano metaliczny mod pracy magnetronu, nie dopuszczano do zatrucia powierzchni targetu związkiem. Umożliwiało to osadzanie warstw związków i wtrąceń metalicznych bez konieczności długotrwałego oczyszczania powierzchni rozpylanej. Właściwości elektryczne i optyczne tych warstw zostały porównane z czystymi tlenkami i azotkami bez wtrąceń metalicznych, a następnie wstępnie scharakteryzowane pod kątem możliwych zastosowań.

EN

Nanocomposite thin films are more and more popular in various industries, from electronics, mechanics (wear resistant films) to photovoltaics, because of their unusual properties. In this paper, the possibility of deposition of composite with characteristic size 10 to 300 nm (grains or single layers) with use of reactive magnetron sputtering technology was presented. The properties of mixture of oxides or nitrides with metal (Al2O3-Al, AlN-Al, TiO2-Ti, TiN-Ti) were measured. In presented research the unbalanced WMK-50 magnetron was used. The titanium and aluminum target with 50 mm in diameter was sputtered in mixture of working gas – argon and reactive gas – oxygen or nitride. The metallic mode of magnetron work was applied to ensure clean target surface without poisoning (with oxide or nitride). Keeping metal surface uncovered enabled to deposit nanocomposite without need of long-term cleaning of sputtering surface. The electrical and optical properties of nanocomposites were compared with those of clean oxides and nitrides (without the metal parts) and then pre-characterized in terms of possible applications.

7

Properties of aluminium oxide thin films deposited in high effective reactive pulsed magnetron sputtering process

Tadaszak K., Nitsch K., Piasecki T., Posadowski W. M.

Materials Science Poland

|

2012

|

Vol. 30, No. 4

323--328

EN

Pulsed magnetron sputtering of metal targets in the presence of reactive gas is widely used to deposit compound materials.This method is very popular but still the aim of research is to obtain more stable and efficient processes. The standard procedure of compound thin film deposition is sputtering in so called reactive mode of magnetron work - sputtering of the target surface covered with the formed compound. The authors postulate that the problem of low deposition rate of reactive compounds can be solved if the magnetron source operates in the metallic mode or near the border of metallic and transient mode. Aluminiumoxide thin films were deposited using high effective reactive pulsed magnetron sputtering. The main purpose of the research was electrical characterization of metal-compound-metal structures in the wide range of frequencies and determination of deposition technique influence on the thin film properties.

8

Magnetronowe rozpylanie : technika i technologia

Posadowski W. M., Wiatrowski A., Tadaszak K., Kudzia J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 2

37-39

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań niestandardowych technologii nanoszenia cienkich warstw metodą impulsowego rozpylania magnetronowego. Warstwy otrzymywano za pomocą oryginalnych wyrzutni magnetronowych typu WM (planarne, cylindryczne), w szczególności przystosowanych do prowadzenia procesów wysokowydajnych. Badano procesy impulsowego, magnetronowego autorozpylania oraz impulsowego, reaktywnego rozpylania.

EN

The article presents results of research on non-standard technologies for deposition of thin films using magnetron sputtering method. The layers were obtained using the original magnetron sources of WM type (planar, cylindrical), especially suited for high-efficiency processes. The pulsed self-sustained magnetron sputtering and reactive pulsed magnetron sputtering were investigated.

9

Wydajność nanoszenia cienkich warstw związków metodą reaktywnego impulsowego magnetronowego rozpylania-zjawiska na powierzchni targetu

Tadaszak K., Posadowski W. M., Wiatrowski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

58-60

PL

Wydajność procesów reaktywnego rozpylania magnetronowego jest w dużej mierze determinowana przez zjawiska zachodzące na powierzchni materiału rozpylanego. Większość związków na niej się tworzących cechuje się współczynnikiem rozpylania niższym niż czysty materiał, co znacznie wpływa na szybkość osadzania. Celem pracy było pokazanie możliwości śledzenia in situ zjawisk zachodzących na materiale rozpylanym (targecie) podczas reaktywnego impulsowego procesu na podstawie znajomości parametrów zasilania elektrycznego układu magnetronowego. Otrzymane wyniki zostały porównanie z odpowiednimi charakterystykami napięcia wyładowania - parametru powszechnie wykorzystywanego do kontroli procesów rozpylania.

EN

Efficiency of reactive magnetron sputtering is mainly determined by effects which took place on the target surface. Most of formed on the target compounds has lower sputtering yield than origin material, what leads to drop of deposition rate. The main purpose of presented work is to show possibilities of target surface phenomena monitoring, basing on investigation of power supply parameters. The results were compared with discharge voltage characteristics, which are widely used for control of sputtering processes.

10

Wpływ parametrów pracy magnetronu na warunki nanoszenia cienkich warstw podczas procesu rozpylania

Posadowski W. M., Wiatrowski A., Tadaszak K., Gruszka M., Zdunek K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

45-47

PL

Badano proces impulsowego, magnetronowego osadzania cienkich warstw. Celem prac było określenie wpływu parametrów układu magnetycznego oraz trybu pracy magnetronu na warunki osadzania warstw. Rozpylano targety o średnicy 50 mm: i) Cu (wpływ konfiguracji układu magnetycznego, ii) Al (otrzymywanie warstw w obecności gazu reaktywnego - mod argonowy, mod reaktywny). Stopień rozbalansowania magnetronu określano, mierząc gęstość prądu jonowego płynącego do spolaryzowanego podłoża (Up=-100 V) podczas rozpylania magnetronem z układami magnetycznymi o różnej konfiguracji magnesów NdFeB. Badano charakterystyki elektryczne magnetronu oraz temperaturę na napylanym podłożu.

EN

The pulsed reactive magnetron sputtering process was investigated. The estimating of influence of magnetic assembly parameters was the aim of works as well as the magnetron sputtering mode on conditions of thin layers condensation on substrate. The 50 mm in diameter targets were sputtered: i) Cu (the influence of the magnetic assembly configuration, ii) Al (reactive deposition of thin films - argon mode, reactive mod). The unbalancing of magnetron was estimated by substrate current density (Up=-100 V) measurements using magnetron equipped with magnetic assembly (different configuration of NdFeB magnets). Magnetron electrical characteristics and temperature near substrate were measured.

11

Próżniowe, wysokowydajne, osadzanie cienkich warstw dielektrycznych metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego : wybór punktu pracy magnetronu

Posadowski W. M., Tadaszak K., Wiatrowski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 8

90-94

PL

Badano proces impulsowego, reaktywnego magnetronowego osadzania cienkich warstw. Celem prac było określenie warunków pracy magnetronu z punktu widzenia stabilnego, wydajnego i kontrolowanego procesu otrzymywania cienkich warstw związków chemicznych (dielektrycznych). Rozpylano metaliczne targety o średnicy 50 mm. Badano charakterystyki procesu rozpylania pod kątem określenia modu pracy magnetronu oraz określano warunki niezbędne do prowadzenia procesu rozpylania w wybranym punkcie pracy magnetronu. Magnetron zasilano impulsowo za pomocą jednostki MSS firmy DORA. Zasilacz ten [1] umożliwia monitorowanie zmian impedancji obciążenia (wyładowanie jarzeniowe w układzie magnetronowym) za pośrednictwem parametru nazwanego przez producenta mocą krążącą. Stabilny i kontrolowany proces osadzania chemicznych związków prowadzono: i) przez ustalenie punktu pracy magnetronu w tzw. metalicznym/przejściowym modzie pracy tego urządzenia (niezbalansowany magnetron), ii) przez ustalenie punktu pracy magnetronu w przejściowym/dielektrycznym modzie, dzięki specjalnemu trybowi podawania gazu reaktywnego (automatyczne stabilizowanie punktu pracy magnetronu za pośrednictwem parametru zasilacza średniej częstotliwości - mocy krążącej).

EN

The pulsed reactive magnetron sputtering process was investigated. Metallic targets of 50 mm in diameter were sputtered. The aim of the investigation was description of magnetron sputtering conditions from the stability and controlling point of view during thin films reactive compounds (dielectrics) deposition. Sputtering characteristies were investigated taking into account the mode of sputtering and choice the working point of magnetron. A very helpful tool at these measurements was parameter of DPS pulsed power supply, so called circulating power [1]. The DPS unit enables monitoring of plasma impedance changes thanks to the observation of circulating power values. The stable compound creation was possible thanks to the application of special procedures during sputtering process (the choice of magnetron mode). The first one relied on the looking for possibilities for reactive compound deposition in reactive metallic/transient mode of magnetron sputtering. The second one was established by the control of circulating power in reactive transient/dielectric mode and it was achieved by coupling between gas injection into vacuum chamber and required circulating power value (depending on magnetron sputtering mode).

12

Model of high rate reactive pulsed magnetron sputtering

Tadaszak K., Posadowski W. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 3

69-71

EN

Aluminium oxide trhin films were deposited with high rate reactive pulsed magnetron sputtering of the aluminium target in argon and oxygen mixture. Experiments showed that properties of achieved films were comparable for conventionally sputtered layers. The main purpose was to explain behaviour of the high rate sputtering classical Berg's model. The parameters which were important for efficiency of deposition have been estimated. However it occurred that it was impossible to fully explain this unusual process phenomenon, due to simplicity of the model. There was need to define additional factors which enabled high efficiency. Presented analysis will be the foundation of future research on high rate reactive pulsed magnetron sputtering.

PL

Cienkie warstwy tlenku glinu zostały osadzone za pomocą wysokowydajnego reaktywnego impulsowego rozpylania magnetronowego targetu glinowego w atmosferze mieszaniny argonu i tlenu. Właściwości otrzymanych warstw były porównywalne z parametrami struktur cienkowarstwowych osadzanymi standardowo. Głównym celem pracy była próba wyjaśnienia zjawisk zachodzących podczas procesu wysokowydajnego rozpylania za pomocą klasycznego modelu Berga. Niestety, uproszczenia tego modelu nie pozwoliły na pełną interpretację zjawisk zachodzących podczas reaktywnego magnetronowego rozpylania dużej wydajności. Zdefiniowano dodatkowe czynniki determinujące warunki rozpylania z dużą wydajnością. Zaprezentowana analiza będzie stanowiła punkt wyjściowy podczas badań i ustalania parametrów procesu wysokowydajnego reaktywnego impulsowego rozpylania magnetronowego.

13

Emisja polowa z kompozytowych warstw TiOx + Ti wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego

Znamirowski Z., Posadowski W. M., Pleszkun M., Tadaszak K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

72-73

PL

Badano polową emisję elektronową z kompozytowych warstw TiOx + Ti utworzonych przez rozpylanie magnetronowe targetu Ti w atmosferze argonowo-tlenowej. Przez zmianę cząstkowego ciśnienia tlenu uzyskano cztery katody z kompozytami o zmiennej proporcji fazy dielektrycznej TiOx do fazy metalicznej Ti. Katoda o maksymalnej ilości fazy Ti była nietrwała (zwarcie). Pozostałe katody, wraz z malejącą zawartością fazy Ti, wykazywały lepsze właściwości emisyjne. Współczynniki wzmocnienia pola elektrycznego wzrastały kolejno od β ∼ (40 i 70 do 110), a progowe natężenia pola elektrycznego malały odpowiednio od Εth (100 i 80 do 70) V/ µm. Możliwe jest dalsze poprawienie właściwości emisyjnych kompozytu TiOx + Ti przez zmniejszenie ilości fazy przewodzącej.

EN

An investiqation of field electron emission from composite layers of TiOx + Ti deposited by magnetron sputtering of Ti target in argon- oxygen atmosphere is presented. Four different cathode compositions with varying proportions of the dielectric TiOx to metallic Ti have been obtained by change of partial oxygen pressure. The cathode with the largest amount of Ti was unstable (short circuit). The remaining cathodes showed better emission properties as the amount ot Ti decreased. The field enhancement factor values were 40,70 and 100 and the threshold electric field was 100, 80 and 70 V/m correspondingly. There is a possibility of further emission properties improvement by a decrease of conducting phase.