Books on Demand Züchtung und Charakterisierung von siliziumreichem, multikristallinem Silizium-Germanium für Solarzellenanwendungen

Dissertation / Doktorarbeit, die am 10.11.2000 erfolgreich an einer Technische Universität in Deutschland eingereicht wurde. Zusammenfassung: Multikristalline Silizium-Germanium-Kristalle mit bis zu 15 at% Ge wurden ohne Keim in einem Tiegel gezüchtet. Die mikrostrukturellen Eigenschaften wurden nicht von der in dieser Arbeit entwickelten Tiegelkonstruktion beeinflusst. Die Kristalle zeigen mit ± 0,2 at% (absolut) geringe Ge-Fluktuationen und haben niedrige Versetzungsdichten im Bereich von 105 cm-2. Die Segregation ließ sich mit der Pfann-Formel für eine vollständig durchmischte Schmelze gut beschreiben. Der beobachtete effektive Ge-Verteilungskoeffizient fiel von 0,35 zu Beginn der Züchtung auf 0,16 am Ende der kontrollierten Erstarrung. Solarzellen wurden aus SiGe-Wafern mit 11 at% Ge prozessiert. Sie haben Wirkungsgrade von bis zu 4,8 %. LBIC-Messungen zeigen Zellbereiche mit einer internen Quanten-Effizienz von über 90 %. Starke Kurzschlussströme über den Rand der Zellen und unter Kontaktfingern konnten in Thermographie-Untersuchungen nachgewiesen werden. Inhaltsverzeichnis: 1.|Grundlagen|5 1.1|Das System Silizium-Germanium|5 1.1.1|Phasendiagramm|5 1.1.2|Verteilungskoeffizient k|6 1.1.3|Makrosegregation|8 1.1.4|Konstitutionelle Unterkühlung|9 1.1.5|Physikalische Eigenschaften|10 1.1.6|Kristallstruktur|12 1.1.7|Ursachen für Versetzungen|12 1.2|Ergebnisse aus der Literatur|15 1.3|Methodisches Vorgehen|17 2.|Kristallzüchtung|20 2.1|Verwendete Züchtungsapparatur|20 2.2|Züchtung in einem elektromagnetischen Mittelfrequenzfeld|22 2.3|Der Tiegel|25 2.4|Die Züchtung|28 2.4.1|Züchtungsablauf|28 2.4.2|Temperaturmessung|29 2.5|Proben-Präparation|33 2.5.1|Polieren|33 3.|Segregation|34 3.1|Axiale Germanium-Konzentrations-Verläufe|34 3.1.2|Diskussion|42 3.1.3|Verlauf der Phasengrenze|46 3.2|Mikrosegregation|47 4.|Eigenschaften von multikristallinem Silizium-Germanium|53 4.1|Defekte in multikristallinem Silizium-Germanium|53 4.1.1|An...