Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Defect-minimized directly grown graphene-based solar cells

Cui Yiqian, Wei Jiaqi, Jia Lizhe, Zhang Lukai, Zhou Qing, Liu Yanliang, Zhang Yong, Zhang Yu, Yu Wei

Materials Science Poland

|

2022

|

Vol. 40, No. 3

125--134

EN

Using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) to directly grow graphene nanowalls (GNWs) on silicon to preparate the solar cells is compatible with current industrial production. However, many defects in the GNWs hinder improvement of the power conversion efficiency (PCE) of solar cells. In this work, we found that the defects in GNWs can be reduced under the condition of keeping the appropriate sheet resistance of GNWs by simultaneously reducing the growth temperature and increasing the growth time. Then, a PCE of 3.83% was achieved by minimizing the defects in the GNWs under the condition of ensuring adequate coverage of GNWs on bare planar silicon. The defects in GNWs were further reduced by adding a poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT):Nafion passivation coating, and the PCE was significantly improved to10.55%. Our work provides an innovative path and a simple approach to minimize the defects in graphene grown directly on silicon for high-efficiency solar cells.

2

Nanometryczne systemy powłokowe : od elektroniki do ochrony korozyjnej

Grobelny Marcin, Kalisz Małgorzata

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2019

|

Vol. 60, nr 7

27--30

PL

W pracy przedstawiono wpływ powłok wytworzonych w procesie plazmowym PECVD (ang. Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), z wykorzystaniem plazmy wysokiej częstotliwości (13,56 MHz), na właściwości korozyjne stopu magnezu AZ31 oraz stopu tytanu Ti6Al4V. Na stopie magnezu wykonano powłoki SiO₂ o grubościach 12 nm, 22 nm i 44 nm. Natomiast na stopie tytanu powłokę Si₃N₄ o grubości 400 nm i warstwę hybrydową Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr o grubości 200 nm. Właściwości korozyjne badanych powłok określono na podstawie analizy krzywych woltamperometrycznych. Otrzymane wyniki pokazują wzrost odporności korozyjnej badanych stopów w momencie zabezpieczenia ich powierzchni proponowanymi warstwami ochronnymi. W przypadku stopu magnezu, największy spadek wartości gęstości prądu korozji zaobserwowano, dla warstwy SiO₂ o grubości 44 nm a w przypadku stopu tytanu dla warstwy hybrydowej Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr o grubości 200 nm.

EN

In this work, the influence of coatings produced in the radio frequency plasma PECVD (Plasma Enhanced Vapor Deposition) on the corrosion properties of magnesium alloy AZ31 and titanium alloy Ti6Al4V, has been reported. At the magnesium alloy surface the silicon dioxide layers with three different thickness: 12 nm, 22 nm and 44nm, was performed. At the titanium alloy surface the silicon nitride layer with the thickness 400 nm and hybrid layer Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr/Si₃N₄/Gr/ Si₃N₄/Gr with the thickness 200 nm, were performed. Corrosion properties of investigated coatings was based on analysis of the voltammetric curves. Presented results have shown an increase in corrosion resistance of investigated alloys at the time of protecting their surface with the proposed protective coatings. In the case of magnesium alloy, the largest decrease of corrosion current density was observed for the SiO₂ layer with the thickness 44 nm, and in the case of titanium alloy for the hybrid layer with the thickness 200 nm.

3

Thin SixNyCz films deposited from hexamethyldisilazane by RF PECVD technique for optical filter applications

Oleśko K., Szymanowski H., Gazicki-Lipman M., Balcerzak J., Szymański W., Pawlak W., Sobczyk-Guzenda A.

Materials Science Poland

|

2018

|

Vol. 36, No. 1

56--68

EN

This work initiates a series of reports aimed at a construction of rugate optical filters based on silicon rich materials of alternating gradients of refractive index n with the help of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique, The idea is to start deposition of high refractive index SixNy type of material using hexamethyldisilazane (HMDSN) vapor and nitrogen rich atmosphere, and then to gradually replace nitrogen with oxygen in that atmosphere in order to lower n down to a minimum characteristic of SixOy type of material. A return to initial gas composition should increase the index back to its maximum. In the present work, thin SixNyCz films were synthesized from a mixture of HMDSN vapor with gaseous NH3 and N2. The effect of NH3/N2 ratio on the coating morphology, its elemental composition, chemical bonding and optical properties was studied using scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, ultra-violet absorption spectroscopy and variable angle spectroscopic ellipsometry. The results show that films of the highest index of refraction and the lowest extinction coefficient have been deposited from the gas mixture containing 90 % of ammonia. These coatings are also characterized by the lowest carbon and the highest nitrogen contents.

4

Compositional analysis of silicon oxide/silicon nitride thin films

Meziani S., Moussi A., Mahiou L., Outemzabet R.

Materials Science Poland

|

2016

|

Vol. 34, No. 2

315--321

EN

Hydrogen, amorphous silicon nitride (SiNx:H abbreviated SiNx) films were grown on multicrystalline silicon (mc-Si) substrate by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) in parallel configuration using NH3/SiH4 gas mixtures. The mc-Si wafers were taken from the same column of Si cast ingot. After the deposition process, the layers were oxidized (thermal oxidation) in dry oxygen ambient environment at 950 ºC to get oxide/nitride (ON) structure. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), Auger electron spectroscopy (AES) and energy dispersive X-ray analysis (EDX) were employed for analyzing quantitatively the chemical composition and stoichiometry in the oxide-nitride stacked films. The effect of annealing temperature on the chemical composition of ON structure has been investigated. Some species, O, N, Si were redistributed in this structure during the thermal oxidation of SiNx. Indeed, oxygen diffused to the nitride layer into Si2O2N during dry oxidation.

5

Modyfikacja powierzchni PEEK za pomocą plazmy niskotemperaturowej

Kluska S., Jonas S., Jurzecka-Szymacha M., Kyzioł K.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

33--36

PL

Modyfikacja powierzchni metodami plazmowymi jest jedną ze skutecznych i ekonomicznych technik obróbki powierzchni wielu materiałów, w tym materiałów polimerowych. Zaletą modyfikacji powierzchni plazmą jest możliwość selektywnej zmiany właściwości powierzchni, takich jak np. biokompatybilność, podczas gdy pozostałe cechy materiału pozostają niezmienione. Powierzchnia polieteroeteroketonu (PEEK) została modyfikowana przez trawienie jonowe w plazmie niskotemperaturowej w atmosferze Ar, He + N2, N2O przez 900 s. W pracy przeprowadzono analizę struktury chemicznej PEEK, przeprowadzono badania morfologii powierzchni, a także zmierzono chropowatość powierzchni za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM), jak również wykonano pomiary swobodnej energii powierzchniowej. Największy wzrost składowej polarnej energii powierzchniowej obserwowano dla PEEK modyfikowanego w plazmie Ar i He + N2, co koreluje ze znacznym wzrostem stężenia tlenu i azotu potwierdzonym w badaniach XPS. Dla PEEK modyfikowanego w plazmie N2O zaobserwowano zmiany w topografii powierzchni i zwiększenie nierówności, natomiast zmiany w składzie chemicznym powierzchni i swobodnej energii powierzchniowej były nieznaczne.

EN

Surface modification by plasma treatment is an effective and economical surface treatment technique for many materials including polymeric materials. The unique advantage of plasma modification is that the surface properties and biocompatibility can be enhanced selectively while the bulk attributes of the materials remain unchanged. The surface of the polyetheretherketone (PEEK) samples was modified by the radio frequency Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) at 13.56 MHz in the atmosphere of Ar, He + N2, N2O through 900 s. Morphological characterization of the PEEK as well as its surface roughness, chemical structure, and surface free energy were investigated by atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and sessile drop technique, respectively. The highest increase in the polar component of the total surface energy was observed for PEEK modified by Ar and He + N2 plasma, which correlated with significant increase in the concentration of oxygen and nitrogen-containing chemical functionalities as revealed by XPS. For PEEK submitted to N2O plasma treatment significant changes in surface topography and increase in roughness were observed, but changes in surface chemistry and surface free energy were mild.

6

Influence of RF ICP PECVD process parameters of diamond-like carbon films on DC bias and optical emission spectra

Oleszkiewicz W, Markowski J, Srnanek R, Kijaszek W, Gryglewicz J, Kovac J, Tlaczala M

Optica Applicata

|

2013

|

Vol. 43, nr 1

109--115

EN

The work presents the results of a research carried out with PlasmaLab Plus 100 system, manufactured by Oxford Instruments Company. The system was configured for deposition of diamond-like carbon films by ICP PECVD method. The change of an initial value of DC bias was investigated as a function of set values of the generator power (RF generator and ICP generator) in the constant power of the RF generator operation mode. The research shows that the value of DC bias nearly linearly depends on the RF generator power value and is affected only in a small degree by the power of ICP discharge. The capability of an installed OES spectrometer has been used to ensure the same starting conditions for the deposition processes of DLC films. The analysis of OES spectra of RF plasma discharge used in the deposition processes shows that the increase in ICP discharge power value results in the increased efficiency of the ionization process of a gaseous precursor (CH4). The quality of deposited DLC layers was examined by Raman spectroscopy. Basing on the acquired Raman spectra, the theoretical content of sp3 bonds in the structure of the film was estimated. The content is ranging from 30% to 65% and depends on ICP PECVD deposition process parameters.

7

Porównanie właściwości tribologicznych warstw węglowych nanoszonych za pomocą różnych technologii plazmowych

Piątkowska A., Dudek M., Cłapa M.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

534--537

PL

Warstwy węglowe dzięki swoim właściwościom ﬁzykochemicznym znajdują coraz szersze zastosowanie w wielu dziedzinach życia. Jedną z najistotniejszych cech charakteryzujących ich przydatność są właściwości tribologiczne. W pracy przedstawiono wyniki prób tribologicznych w tarciu ślizgowym z węzłem tarcia kula-powierzchnia płaska z warstwą węglową wytworzoną różnymi technologiami plazmowymi. Warstwy węglowe na podłożach krzemowych, stalowych (AISI 316L) i ze stopu tytanu (Ti6Al4V) były wytwarzane w procesach chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganych plazmą częstotliwości radiowej (RF PECVD), plazmą dwóch częstotliwości (mikrofalową i częstości radiowej - MW/RF PECVD) oraz w procesie MS/RF PECVD - plazma wspomagana rozpylaniem magnetronowym w celu wytworzenia gradientowej warstwy Ti:C. Podstawowym kryterium preparatyki próbek w każdej z metod było uzyskanie warstwy o jak największej grubości przy zachowaniu dobrej adhezji do podłoża. Grubość warstw węglowych określono na przekrojach wykonanych metodą FIB (Focused Ion Beam) z użyciem jonów galu na elektronowym mikroskopie skaningowym AURIGA. Grubość warstw węglowych wykonanych metodą RF PECVD, MW/RF PECVD oraz MS/RF PACVD wynosiła odpowiednio: 450 nm, 100÷200 nm i 1600 nm. Badania tribologiczne przeprowadzono z użyciem testera z mikrosondą pod obciążeniem 0,8 N i 2,4 N. Warstwy bardzo odporne na zużycie zostały dodatkowo zbadane pod obciążeniami 10 N i 20 N. Ślady tarcia zobrazowano mikroskopowo i wykonano ich częściowe przekroje przedstawiające uszkodzenia warstwy i materiału podłoża. Właściwości tribologiczne warstw węglowych porównano według metody jej nałożenia oraz rodzaju podłoża. Warstwa gradientowa na podłożu Ti6Al4V wykazała największą odporność na zużycie cierne.

EN

Carbon layers due to their physicochemical properties are increasingly used in many areas of life. One of the most important characteristics of their usefulness, are the tribological properties. This paper presents the results of tribological tests of carbon layers produced by different plasma technologies which were performed during sliding friction with “ball-plan” friction node. Carbon layers on silicon, steel (AISI 316) and titanium alloy (Ti6Al4V) substrates were produced in the processes of radio frequency plasma-assisted chemical vapour deposition (RF PECVD), microwave and radio frequency CVD (MW/RF PECVD) and in the magnetron plasma assisted atomization (MS/RF PECVD) to produce a gradient layer Ti:C. The basic criterion for preparation of samples in each of the methods was to obtain a layer with as great thickness as possible. The thickness of the carbon layers was determined by performing cross-sections by Focused Ion Beam (FIB) method with gallium ions using the scanning electron microscope AURIGA (Zeiss). The thickness of the carbon layers deposited by RF PECVD, MW/RF PECVD and MS/RF PACVD methods Were as follows: 450 nm, 100÷200 nm and 1600 nm. The friction tests were performed using the microprobe tester, with the load of 0.8 N and 2.4 N. The layers with high resistance were further examined under the loads of 10 N and 20 N. Traces of friction were visualized microscopically. Their partial cross sections showing damage of both the layer and the substrate material were made. Tribological properties of carbon layers were compared according to the method of their deposition and the type of substrate used. The gradient layer on Ti6Al4V substrate showed the strongest resistance against abrasive wear.

8

Technologia i charakteryzacja struktur tranzystorów cienkowarstwowych (TFT)

Krysiński A., Taube A., Gołaszewska K., Śmietana M., Mroczyński R., Szmidt J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 11b

1-4

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki prób opracowania technologii struktur tranzystorów cienkowarstwowych (TFT) opartych o warstwy wytwarzane metodą chemicznego osadzania z fazy lotnej wspomaganego plazmą (PECVD). Do najważniejszych zadań tej pracy należał wybór optymalnego procesu osadzania warstw dielektryka bramkowego oraz półprzewodnika amorficznego. Funkcje tych warstw pełniły, odpowiednio, warstwy tlenko-azotku krzemu (SiOxNy) oraz amorficznego krzemu (a-Si). Uzyskane wyniki charakteryzacji elektrycznej pierwszej serii wykonanych struktur testowych TFT pokazały duże możliwości opracowanej w IMiO PW technologii. Uzyskano napięcia progowe gotowych struktur tranzystorowych na poziomie UTH ~ 3 V, natomiast nachylenie charakterystyki prądowo-napięciowej w zakresie przedprogowym wyniosło SS ~ 400 mV/dec, co jest jednym z najlepszych wyników spotykanych w literaturze.

EN

In this study there are presented, the results of tries attempts of thin-film transistors (TFT) technology development based on layers fabricated by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD). In the course of this work the optimization of gate dielectric, as well as amorphous semiconductor layer deposition was one of the most important task. Silicon oxynitride (SiOxNy) and amorphous silicon (a-Si), respectively, were used as those layers. The first results obtained from the analysis of electrical characteristics of fabricated TFT test structures have demonstrated a great promise of the optimized at IMiO PW technology. The threshold voltage UTH~3V and subthreshold swing SS ~ 400mV/dec values were obtained, which are ones of the best results found in literature.

9

Charakteryzacja warstw azotku krzemu (SiNx) wytwarzanego metodą PECVD dla zastosowań w przyrządach M(O)EMS

Szymańska M., Mroczyński R., Kalisz M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 11b

25-28

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań warstw azotku krzemu wytwarzanych metodą chemicznego osadzania z fazy lotnej wspomaganego plazmą (PECVD). Warstwy dielektryczne zostały poddane charakteryzacji przy użyciu: elipsometrii spektroskopowej, profilometrii oraz nanoindentacji. Wybrane warstwy posłużyły do wykonania elementów mikrosystemów – belki i membrany, które obserwowane były za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Zaprezentowano także zależności właściwości warstw SiNx od parametrów procesu PECVD: ciśnienia panującego w komorze reaktora, mocy generatora wysokiej częstotliwości, przepływu amoniaku oraz czasu wzbudzenia generatora niskiej częstotliwości. Przedstawione wyniki pokazały możliwość sterowania poziomem naprężeń w warstwie SiNx poprzez odpowiedni dobór czasów pracy generatora niskiej i wysokiej częstotliwości. Rezultaty zawarte w niniejszej pracy mają duże znaczenie dla dalszej optymalizacji technologii warstw azotku krzemu dla zastosowań w przyrządach typu M(O)EMS.

EN

In this work, the studies of properties of silicon nitride (SiNx) layers formed by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) have been described. Dielectric layers were investigated by means of spectroscopic ellipsometry, profilometry and nanoindentation method. Selected layers of silicon nitride were successfully used as beams and diaphragms. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to per form observations of fabricated micromechanical elements. In this paper there is also presented the influence of PECVD process parameters on physical and mechanical properties of studied in this work SiNx layers. The results obtained in the course of this work are very important from the point of view of further silicon nitride technology optimization for applications in M(O)EMS devices.

10

Properties of a-Si:N:H films beneficial for silicon solar cells applications

Swatowska B., Stapiński T., Zimowski S.

Opto-Electronics Review

|

2012

|

Vol. 20, No. 2

168-173

EN

Amorphous silicon-nitride thin films a-Si:N:H were obtained by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) method from SiH₄+NH₃ at 13.56 MHz. The process parameters were chosen to obtain the films of properties suitable for optoelectronic and mechanical applications. FTIR analysis of a-Si:N:H films indicated the presence of numerous hydrogen bonds (Si-H and N-H) which passivate structural defects in multicrystalline silicon and react with impurities. The morphological investigations show that the films are homogeneous. The deposition of a-Si:N:H layers leads to the decrease in friction coefficient of used substrates. Optical properties were optimised to obtain the films of low effective reflectivity, large energy gap Eg from 2.4 to 2.9 eV and refractive index in the range of 1.9 to 2.2. Reduction of friction coefficient for monocrystalline silicon after covering with a-Si:N:H films was observed: from 0.25 to 0.18 for 500 cycles.

11

Wpływ ultrapłytkiej implantacji azotu na właściwości antykorozyjne powłok tlenkowych SiO2 wytwarzanych metodami plazmowymi PECVD na stopie magnezu AZ91

Kalisz M., Grobelny M., Mroczyński R.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 5

262-265

PL

W pracy przedstawiono wpływ azotu, wprowadzonego w obszar między powierzchnią stopu magnezu a powłoką SiO2, na właściwości korozyjne stopu magnezu AZ91. Azot wprowadzany był przed procesem wytworzenia warstwyochronnej za pomocą procesu ultra-płytkiej implantacji z plazmy wysokiej częstotliwości (13,56 MHz) w reaktorze PECVD. Do procesu implantacji wykorzystana została plazma wytworzona w gazach: N2 oraz NH3. Następnie, na każdej zaimplantowanej próbce wytworzono powłokę ochronną za pomocą procesu utleniania plazmowego lub osadzania plazmowego. Uzyskane wyniki zestawione zostały z próbką referencyjną badanego stopu. Właściwości korozyjne wytworzonych powłok określono na podstawie analizy krzywych woltamperometrycznych. Najniższe gęstości prądu korozji otrzymano dla próbki, której powłoka ochronna wykonana została w procesie osadzania plazmowego na powierzchni zaimplantowanej z plazmy wytworzonej w gazie N2 (ikor = 2,36 žA/cm2). Największą odporność na występowanie korozji wżerowej (największa różnica potencjałów: potencjału korozyjnego Ekor i potencjału korozji wżerowej Epit) zaobserwowano dla próbki, której powłoka ochronna wytworzona została przez utlenianie plazmowe wykonywane po procesie implantacji azotu z plazmy powstałej w gazie NH3.

EN

The work shows the influence of nitrogen, incorporated at the interface between the surface of magnesium alloy and SiO2 coating, on corrosion resistance of AZ91 magnesium alloys. Nitrogen was incorporated before the process of manufacture of protective layers by using the ultra-shallow implantation process of the high frequency plasma (13,56 MHz) in the reactor PECVD. During implantation process was used two types of plasma: N2 and NH3. Then, on each implanted sample was formed the protective coating by the plasma oxidation process or plasma deposition process. The obtained results have been compared with the reference sample. The corrosion properties of formed coatings was established on the basis of the analysis of the voltammetric curves. The lowest value of corrosion current density was obtained for the sample with coating formed in the plasma deposition process connected with N2 plasma implantation process (ikor = 2,36 žA/cm2). The lowest value of pitting corrosion (the largest difference of potentials: the potential of corrosion-resistant Ekor and potential of pitting corrosion Epit) was observed for samples,which the coating produced by plasma oxidation process connected with NH3 plasma implantation process.

12

Enhancement of immunity on MeV electron radiation of MOS structures by means of fluorine implantation from r.f. plasma

Kalisz M., Mroczyński R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 9

82-84

EN

In this study, we present a novel method for the improvement of immunity on MeV electron radiation of MOS structures by means of ultra-shallow fluorine implantation in classical Reactive Ion Etching (RIE) reactor. Obtained results have shown that the fluorination of silicon surface in r.f. CF₄ plasma results in the stability of flat-band voltage (Ufb) values, smaller effective charge (Qeff/q) and interface traps density (Ditmb), as well as higher values of breakdown voltage (Ubr), in comparison to MOS structures fabricated on non-fluorinated silicon substrates. Presented results have shown the potential to apply proposed fluorination method for radiation-hard semiconductor devices.

PL

W artykule przedstawiono metodę poprawy odporności struktur MOS na naświetlanie wysokoenergetycznymi elektronami. Metoda ta polega wprowadzeniu fluoru w obszar interfejsu struktury MOS za pomocą procesu ultrapłytkiej implantacji z plazmy w.cz. typu CF₄. Otrzymane wyniki pokazują, że struktury testowe MOS z warstwą pasywującą bogatą we fluor wchodzącą w skład dielektryka bramkowego, charakteryzują się znacznie stabilniejszymi wartościami napięć płaskich pasm (Ufb), niższymi wartościami ładunku efektywnego w obszarze dielektryka bramkowego (Qeff/q), niższymi wartościami gęstości stanów pułapkowych w środku pasma przewodnictwa (Ditmb) oraz wyższymi wartościami napięć przebicia (Ubr), w porównaniu ze strukturami MOS pozbawionymi, w obszarze dielektryka bramkowego, warstwy pasywującej bogatej we fluor. Zaprezentowane w artykule wyniki pokazują możliwości wykorzystania zaproponowanej przez autorów metody fluoryzacji w obszarze urządzeń elektroniki HARD-RAD.

13

Zastosowanie powłok tlenkowych typu SiO2 w celu zwiększenia odporności korozyjnej stopu magnezu AZ91

Grobelny M., Kalisz M., Dytkowicz B.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 6

264-266

PL

Stopy magnezu zaliczane są do grupy metali lekkich o małym ciężarze właściwym i o dużej plastyczności, module sprężystości pozwalające na przenoszenie dużych obciążeń. W celu zwiększenia odporności korozyjnej stopów magnezu bardzo często wykorzystuje się chemiczne oraz fizyczne metody obróbki powierzchni, polegające głównie na wytworzeniu powłok stanowiących barierę pomiędzy metalem, a otaczającym środowiskiem. Powłoki te wykonuje się w celu czasowego zabezpieczenia metalu przed korozją oraz w celu zwiększenia przyczepności powłok malarskich. W pracy przedstawiono wpływ powłok tlenkowych typu SiO2 wytworzonych w różnych procesach na właściwości korozyjne stopu magnezu AZ91. Powłoki wykonano z zastosowaniem procesu chemicznego opartego na zjawisku żelowania typu "zol-żel" oraz w procesie osadzania chemicznego wspomaganego plazmą (PECVD). Właściwości korozyjne badanych materiałów określono na podstawie analizy krzywych woltamperometrycznych. Wykonano również badania mikroskopowe z zastosowaniem technik SEM/EDS. Najlepszymi właściwościami korozyjnymi charakteryzowała się powłoka o grubości 1100 nm wytworzona w procesie PECVD. Jednakże dla wszystkich powłok SiO2 zaobserwowano występowanie korozji wżerowej.

EN

Magnesium alloys are currently considered as light alloys with good weight - strengthratio and good cast ability, weld ability, possibility of high speed milling, recycling ability. However, poor corrosion resistance requires the use of surface treatment. The paper presents the study of corrosion properties of magnesium alloy AZ91 with SiO2 coatings. The coatings were produced in the radio frequency plasma PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) and in sol-gel process. Corrosion resistance of the coatings were performed by means of voltamertic measurements (polarization curves) carried out in sodium chlorate solutions. Surfaces of the coatings were characterized using scanning electron microscopy (SEM). The smallest corrosion current densities for sample AZ91 with PECVD coatings were obtained. However, for all samples with oxide coatings pitting corrosion were obtained.

14

Wytwarzanie powłok SiO2 metodą PECVD na stopach magnezu w celu zwiększenia odporności korozyjnej

Kalisz M., Grobelny M., Dytkowicz B.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 6

275-277

PL

W pracy przedstawiono wpływ powłok SiO2 wytworzonych w procesie plazmowym PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), z wykorzystaniem plazmy wysokiej częstotliwości (13,56 MHz), na właściwości korozyjne stopów magnezu AZ31, AZ32, AZ91. Na każdym ze stopów Mg wykonano powłoki SiO2 o trzech grubościach: 12, 22 i 44 nm. Właściwości korozyjne badanych powłok określono na podstawie analizy krzywych woltamperometrycznych. Uzyskane wyniki pokazują wzrost odporności korozyjnej stopów magnezu, wraz ze wzrostem grubości osadzonej powłoki tlenkowej. Największy spadek wartości gęstości prądu korozyjnego zaobserwowano dla stopu AZ91 z powłoką tlenkową o grubości 44 nm. Dla pozostałych stopów magnezu wartości gęstości prądu korozyjnego, dla tej powłoki, również spadają ale w znacznie mniejszym stopniu. We wszystkich przypadkach natomiast tj. dla czystych stopów jak i dla stopów wraz z powłoką tlenkową zaobserwowano występowanie korozji wżerowej.

EN

In this work, the influence of SiO2coatings produced in the radio frequency plasma PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) on the corrosion properties of magnesium alloys AZ31, AZ32 and AZ91, has been reported. At each Mg alloy the SiO2 coatings with three different thicknesses: 12, 22 and 44 nm, was performed. Corrosion properties of investigated coatings was based on analysis of the voltammetric curves. Presented results have shown an increase in corrosion resistance of magnesium alloys, with increasing thickness of the deposited oxide film. The largest decrease of corrosion current was observed for the AZ91 alloy coated with an oxide thickness of 44 nm. For other values of magnesium alloys corrosion current decreased but in a much lesser extent. In all cases, for pure alloys and for alloys with the oxide coating was observed pitting corrosion.

15

Wykorzystanie powłok tlenkowych SiO2 oraz SiOxNy do zwiększenia odporności korozyjnej stopów magnezu

Kalisz M., Grobelny M., Dytkowicz B.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 4-5

230-232

PL

W pracy przedstawiono zmiany odporności korozyjnej powłok SiO2 wytworzonych w procesie plazmowym PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), z wykorzystaniem plazmy wysokiej częstotliwości (13,56 MHz), pod wpływem wprowadzenia do ich objętości azotu. Badaniom poddane zostały dwa stopy magnezu AZ32 i AZ91. Na każdym ze stopów Mg wykonano powłokę SiO2 o grubości 1000 nm, oraz powłoki SiOxNy (tlenkoazotek) o grubościach 60 nm i 500 nm. Uzyskane wyniki zestawione zostały z próbkami referencyjnymi wymienionych stopów. Właściwości korozyjne badanych powłok określono na podstawie analizy krzywych woltamperometrycznych. Uzyskane wyniki pokazują, że wprowadzenie azotu do objętości cienkiej warstwy plazmowo wytworzonej SiO2, czyli wytworzenie warstwy SiOxNy poprawia odporność korozyjną obu badanych stopów magnezu. Przy znacznie mniejszej grubości powłoki SiOxNy w stosunku do grubości powłoki tlenkowej SiO2 uzyskano zbliżone spadki gęstości prądu korozyjnego.

EN

In this work, the effect of nitrogen introduction into the bulk of SiO2 coatings produced in the radio frequency plasma PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) on the corrosion properties of magnesium alloys AZ32 and AZ91, has been reported. At each Mg alloys the SiO2 coating with thicknesses 1000 nm and the SiOxNy coatings with thicknesses 60 nm and 500 nm, was performed. Corrosion properties of investigated coatings was based on analysis of the voltammetric curves. The results show that the introduction of nitrogen into the bulk of plasma produced a thin layer of SiO2, which produce SiOxNy layer with thickness it improves the corrosion resistance of both studies Mg alloys. A similar decrease in corrosion current density was observed for SiOxNy film thickness of 500 nm and SiO2 film thickness of 1000 nm. The obtained results show that the introduction of nitrogen into the bulk of SiO2 layer improves its the corrosion resistance. For a thinner (500 nm) SiOxNy layer is observed similar decline the corrosion current density as for the oxide film with thickness 1000 nm.

16

Ultra-płytka implantacja fluoru z plazmy w.cz. jako metoda poprawy właściwości elektro-fizycznych struktur MIS z dielektrykami bramkowymi wytwarzanymi metodą PECVD

Kalisz M., Mroczyński R., Beck R. B.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 2

20-26

PL

W pracy przedstawiono analizę zmian parametrów elektrycznych i niezawodnościowych, jakie wprowadza obecność bogatej we fluor warstwy w strukturze bramkowej układu MOS (MIS] z dielektrykami bramkowymi wytwarzanymi metodą PECVD. Powierzchnia podłoży krzemowych przed wykonaniem struktur testowych poddana została odmiennie, niż spotyka się to najczęściej w literaturze, procesom ultra-płytkiej implantacji jonów z plazmy CF₄. Uzyskane wyniki wskazują, że badane układy MOS (MIS), wykonane na zmodyfikowanych podłożach krzemowych, charakteryzują się mniejszymi (co do wartości bezwzględnej) wartościami napięcia płaskich pasm (UFB) oraz ładunku efektywnego (Qeff) w porównaniu do struktur referencyjnych. Nie zmienia się natomiast znacząco gęstość stanów powierzchniowych w środku pasma energii zabronionej krzemu (Ditmb). Wprowadzenie fluoru w obszar graniczny półprzewodnik/dielektryk struktur MOS (MIS) powoduje w konsekwencji także nieznacznie zmniejszenie wartości przenikalności elektrycznej warstw dielektrycznych.

EN

In this work, the analysis of changes in electro-physical and reliability properties, which introduce fluorine-rich dielectric layer formed in the gate of MOS (MIS] structures with PECVD dielectric layers, has been reported. In contrary to commonly found in literature ways, ultra-shallow fluorine implantation from CF₄ plasma of silicon substrates, before the fabrication of test structures, was performed. Presented results have shown, that investigated MOS (MIS) structures, fabricated on modified silicon substrates, are characterized by lower (in absolute values) flat-band voltage (UFB) and effective charge (Qeff) values in comparison to reference structures. Moreover, interface states density in the middle of silicon forbidden band values (Ditmb do not seem to differ significantly In consequence, introduction of fluorine into the semiconductor/dielectric interface of MOS (MIS] structure results in a small decrease of permittivity constant of PECVD dielectric layers.

17

Charakteryzacja metodą XPS warstw azotku krzemu dla ogniw słonecznych

Socha R. P., Lipński M., Hejduk K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 4

31-34

PL

Przedstawiono charakteryzacje powierzchni warstw azotku krzemu przy użyciu spektroskopii fotoelektronów generowanych promieniowaniem X. Warstwy osadzano metodą chemiczną ze wspomaganiem plazmowym PECVD z użyciem generatora niskiej (LF-100 kHz) i radiowej częstotliwości (RF-13,56 MHz). Pokazano, ze warstwy osadzane przy użyciu metody RF PECVD mają większą zawartość fazy krzemowej przy podobnej zawartości fazy i₃N₄. Warstwy nanoszone przy użyciu generatora LF lepiej nadają się więc na warstwy antyrefleksyjne i pasywujące, natomiast warstwy nanoszone przy użyciu generatora RF do wytwarzania struktur wielowarstwowych z krzemowymi krystalicznymi kropkami kwantowymi dla ogniw trzeciej generacji.

EN

Surface characterization of the silicon nitride layer using XPS method is presented. The layers were deposited by PECVD method applying low frequency (LF-100 kHz) or radio frequency (RF-13.56 MHz) generators. It was shown that the layers deposited with RF PECVD contain more silicon phase than the layers deposited with LF PECVD for the same contents of Si₃N₄ phase. The LF PECVD SiNx layers are more suitable for ARC and passivation layers whilst the RF PECVD for multilayered structures with silicon quantum dots that are used for third generation solar cells.

18

Warstwy a-SiNx:H o różnej zawartości azotu osadzane w układzie PECVD

Tkacz-Śmiech K., Boszkowicz P., Kluska S., Jurzecka-Szymacha M.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1260-1264

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań nad otrzymywaniem warstw a-SiNx:H, o rożnej zawartości azotu, z zastosowaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy (PECVD). Ze względu na dobre parametry antyrefleksyjne i udział w pasywacji defektów podłoża Si, tego typu warstwy stanowią materiał o kluczowym znaczeniu dla rozwoju fotowoltaiki. Badania wykonano dla serii próbek osadzonych w plazmie NH3/SiH4. Wpływ stężenia mieszaniny gazowych reagentów na zawartość azotu w warstwie został potwierdzony w pomiarach widma w podczerwieni oraz w pomiarach parametrów optycznych. Z położenia pasma absorpcji przypisanego do drgań rozciągających dla wiązań Si-H oraz z wartości współczynnika załamania światła, oszacowano względną zawartość azotu w warstwie. Stwierdzono, że ze zwiększeniem stężenia amoniaku od zera do wartości [NH3]/[SiH4] = 0,2 względna zawartość azotu [N]/[Si] rośnie do nieco ponad 1,3. Eksperymentalnie obserwuje się obniżenie współczynnika załamania światła od 2,7 do 2,14 oraz przesuniecie częstości drgań VSi-H od 2000 do 2130 cm-1.

EN

Results concerning application of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in formation of a-SiNx:H layers of various nitrogen content are presented. Such layers have key meaning for photovoltaics based on multicystalline silicon. This is thanks to their antireflective properties and because they enhance a passivation of substrate defects. The present studies were performed for a series of the layers deposited in NH3/SiH4 plasma. An influence of gas-mixture composition on nitrogen content was confirmed by the results of the measurements of FTIR spectra and refractive indexes. From the positions of absorption bands assigned to Si-H stretching vibrations and the values of the refractive indexes the relative nitrogen contents in the respective layers were evaluated. The nitrogen to silicon ratio changes from zero for the layers formed without ammonia to 1.3 for the layers deposited at [NH3]/[SiH4] = 0.2. This is experimentally observed by a decrease of refractive index from 2.7 to 2.14 and a shift of the Si-H vibration frequency from 2000 to 2130 cm-1.

19

Study of hydrogen passivation in SiNx:H films sing Fourier transform infrared and photoluminescence spectroscopy

Chopra S., Gupta R. P., Joshi B. C., Eranna G., Banerjee S.

Materials Science Poland

|

2009

|

Vol. 27, No. 2

559--568

EN

Amorphous silicon nitride (a-SiNx:H) films were deposited at 300 °C by plasma-enhanced chemical vapour deposition. Silane/ammonia (SiH4/NH3) and silane/nitrogen (SiH4/N2) gas compositions were used at various flow rates to study the effect of hydrogen passivation of the films using the photoluminescence (PL) spectroscopy. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was employed to derive the relative changes in the total bonded hydrogen (TBH) concentration with increasing flow rates. The composition and the refractive indices of the as-deposited films were also extracted using the bond density calculations from FTIR spectra. The calculated refractive indices of the silicon nitride films were consistent with the ellipsometry measurements. The PL spectra were observed to be free from any interference effect and this was attributed to the nitrogen related defects in all the a-SiNx:H films. The films deposited using SiH4/NH3 showed a higher PL intensity than those deposited in a SiH4/N2 environment. A direct relation between the PL intensity and TBH content of the films was found.

20

Plazmochemiczne nanoszenie powłok tlenków metali przejściowych, ich właściwosci fizyko-chemiczne i zastosowania optyczne

Szymanowski H.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2008

|

Z. 364

5-173

PL

Wzrastające zapotrzebowanie na cienkie powłoki tlenków metali przejściowych dla zastosowań optycznych powoduje ciągly rozwój technologii ich nakładania. Przedmiotem rozprawy jest technologia wspomaganego plazmą niskotemperaturowego chemicznego nanoszenia (PECVD) tych tlenków z fazy gazowej oraz jej zastosowania optyczne. Badania przedstawione w rozprawie dotyczą optymalizacji procesów nanoszenia warstw poszczególnych tlenków pod kątem ich właściwości optycznych, w szczególności współczynnika załamania światła i współczynnika ekstynkcji. Otrzymane powłoki zbadane zostały pod względem ich struktury chemicznej i nadcząsteczkowej, morfologii powierzchni, stabilności termicznej, a także właściwości optycznych. Dla zastosowań optycznych szczególnie cenne jest, aby współczynniki ekstynkcji powłok były rzędu 10-5 lub mniejsze, co jest niełatwe do osiągnięcia przy użyciu obecnie stosowanych metod nakładania. Doskonałe właściwości optyczne otrzymanych powłok tlenków metali przejściowych skłoniły autora do wytworzenia kilku wielowarstwowych filtrów interferecyjnych. Z tlenków tantalu i niobu wykonane zostały dwa różne filtry na podłożu szklanym. Tlenek tytanu został zastosowany do otrzymywania nowoczesnych filtrów o gradiencie współczynnika załamania światła. Niska temperatura procesu umożliwiła wytworzenie filtra interferencyjnego na folii poliestrowej. We wszystkich omawianych przypadkach tlenki metali przejściowych stanowiły materiał o wysokim współczynniku załamania światła, zaś materiałem o niskim współczynniku załamania światła był dwutlenek krzemu. Wszystkie procesy nakładania filtrów zakończyły się sukcesem, a ich produkty wykazywały wysoką zgodność z założeniami projektowymi. Dodatkowym i szczególnie cennym osiągnięciem rozprawy jest przedstawienie właściwości fotokatalitycznych cienkich warstw tlenku tytanu otrzymywanych metodą PECVD. W obecności promieniowania UV uzyskane powłoki wykazują wysoką bakteriobójczość, efekt fotoutleniania związków organicznych oraz silny efekt superhydrofilowy. Wszystkie te efekty zachodzą przy tym na powłokach amorficznych, co stanowi wynik doświadczalny stanowiący nowość w skali światowej.

EN

An ever growing demand for thin films of transition metal oxides designed for optical applications stimulates a continuous progress in the area of their deposition technologies. A subject of the present work is plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of these oxides and their optical applications. The investigations presented comprise an optimization of deposition processes of particular oxides from the point of view of their optical properties, and their refractive index and extinction coefficient in particular. The films obtained have been thoroughly investigated in terms of their chemical composition, supermolecular structure, surface morphology, thermal stability and, last but not least, optical properties. For the optical applications of a film it is particularly important that its extinction coefficient amounts to 10-5 or less. Superb optical properties of the films of transition metal oxides deposited by the author compelled him to manufacture a number of stack interference filters. Tantalum and niobium pentoxides were used to produce band pass and long pass filters on glass substrates. Titanium dioxide was a material used for deposition of a rugate filter with gradient value of refractive index. Low process temperature allowed the author to manufacture a stack interference filter on a polymer substrate. In all these cases the transition metal oxides constituted the high refractive index material (H), while the low refractive index material (L) was comprised of silicon dioxide. All processes of filter production were successfully realized and their products were characterized by a very good agreement with the design. An additional, and particularly important, achieve presentation of photocatalytic properties of thin TiO2 films, deposited with the PECVD method. In the presence of UV radiation the coatings exhibit a strong bactericidal effect, they photo oxidize organic compounds and superhydrophilicity. All these effects occur in amorphous material, constitutes a novel experimental result on the global scale.