Novel Silicon deposition processes by ALD (SiALD)

SiALD prosjektet har fokusert på effektiv deponering av silisium holdig materiale med atomærlagsdeponering (ALD). Gode prosesser for deponering av Si-holdige materialer vil kunne lede til effektiv produksjon av elektroniske kretser og muliggjøre nye typer produkter og teknologi. Prosjektet består av flere deler som dekker fra syntese av forløpere for deponering, in situ analyse, karakterisering og teoretiske beregninger. I løpet av prosjektet har vi fortsatt utviklingen av Si (II) og Si (IV) forbindelser med flere nye typer ligander med mål om å oppnå nye stabile men reaktive forløpere. Innledende forsøk for deponering av Si-holdige materialer er blitt gjort ved bruk av (Me3Si) 4Si i kombinasjon med O3, NH3 og H2O. Vi har funnet at det er nødvendig med et samspill av flere anion kilder for å oppnå deponert materiale. Det ble deponert filmer av SiO2 ved bruk av (Me3Si) 4Si og en kombinasjon av NH3 og O3 i temperaturområdet 350-450 ° C. Andre alternative forløpere som bis (dimetvlamino) dimethylsilane (BDMADMS), 2,2-disilyltrisilane, 1,2-diisopropyldisilane og hexaethyldisilane er også blitt undersøkt i løpet av prosjektet. Som for (Me3Si) 4Si, ble forløperne testet i kombinasjon med O3, NH3, H2O, og et utvalg av karboksylsyrer for dannelse av hybridmaterialer. Forløperen BDMADMS fungert bra i kombinasjon med ozon, og resulterte i en lav temperatur, høy-vekst SiO2-prosess. De vellykkede prosesser har resultert i høy renhet SiO2- materialer. Mange forskjellige typer Si baserte forløpere er blitt modellert med hensyn til reaktivitet og egnethet som forløper for ALD vekst. Samspillet mellom disse forløpere og forskjellige typer av Si, Si-H og Si-OH-avsluttede flater er beregnet. Blant de 85 studerte forløpere viser bare to [C7H12OSi metoksy-trivinyl-silane og C7H9NSi -Benzyliminosilane] av dem egnethet for bruk som forløpere for ALD vekst for Si deponering. I tillegg viser mer enn 10 andre forløpere (ex: C10H22N2Si, SiCl2H2) positive tegn som forløper for deponering av SiO2 med ALD. Som oppsummering, har prosjektet gitt innsikt i mange nye typer Si baserte forløpere og har utviklet forløpere som trolig kan danne grunnlag for ytterligere prosesser. Flere potensielle systemene er testet og noen er vist gode.

The development of low cost, high energy efficiency thin-film solar cells is a key to future scale up implementation of photovoltaics. The proposed fundamental study addresses novel processes for deposition of ultrathin films of silicon materials by atomi c layer deposition (ALD). The aim of the project is to develop cheap, scalable processes for silicon containing materials applicable in PV processes of next generation solar cells. Although the ALD technique is relatively mature, no scalable processes for deposition of silicon type materials such as Si, SiOx, SiC, and SiNx are at hand. The project is expected to lead to novel processes for such types of materials with a potential for rapid industrial implementation. The project will develop novel types of compounds containing silicon suitable as precursors for thin film deposition by ALD. The compounds are distinctly beyond state of art and will cover a new range of ALD chemistry with respect to silicon materials. The project is constructed from four sub -projects with emphasis on: WP1: Development of novel precursors WP2: Development of ALD processes based on novel precursors WP3: Reaction modeling of novel precursors WP4: in situ/ex situ characterization of processes and deposited materials The differe nt sub-projects are mutually benefit from each other and aid in design of novel materials and processes.