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Transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen zur Koausscheidung von Übergangselementen in kristallinem Silizium

dc.contributor.advisorSeibt, Michael PD Dr.de
dc.contributor.authorRudolf, Carstende
dc.date.accessioned2009-07-14T15:30:52Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T13:38:13Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:10Zde
dc.date.issued2009-07-14de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B490-2de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2836
dc.description.abstractMultikristallines Silizium, das bei der Herstellung von Solarzellen Verwendung findet, enthält Atome einer Vielzahl von 3d-Übergangselementen wie beispielsweise Kupfer, Nickel und Eisen. Metallische Verunreinigungen verringern den Wirkungsgrad von Solarzellen auf Siliziumbasis, da metallische Fremdatome die Rekombinationsrate von Elektronen und Löchern erhöhen. Die Stärke des Einflusses der Verunreinigungen hängt dabei nicht nur von der Konzentration sondern auch von der vorliegenden Spezies und ihrer Verteilung ab. Diese Arbeit untersucht mit Methoden der Transmissionselektronenmikroskopie in Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie die chemischen und strukturellen Eigenschaften von Ausscheidungen, die sich bei der Koausscheidung von je zwei Übergangselementen (Kupfer und Nickel, Palladium und Nickel) in Silizium bilden. In beiden Systemen bilden sich Ausscheidungen zweier unterschiedlicher Phasen. Diese lassen sich als Lösung einer zusätzlichen Komponente in einem binären Metallsilizid beschreiben, Cu3Si:Ni, NiSi2:Cu und NiSi2:Pd. Die Ausscheidungen weisen dabei dieselben strukturellen Merkmale auf wie Cu3Si- und NiSi2- Teilchen in entweder mit Kupfer oder Nickel allein verunreinigtem Silizium. Die Größe und die Verteilung der Ausscheidungen hängen vom Konzentrationsverhältnis der beiden Verunreinigungen nach der Diffusion ab. Unter kupferreichen Bedingungen nach der Diffusion von Nickel und Kupfer liegen sowohl Cu3Si:Ni- als auch die NiSi2:Cu-Ausscheidungen in als Teilchen mit einem Durchmesser von 20 bis 40 nm vor, die planar in Form von Kolonien angeordnet sind, welche von Versetzungsringen berandet sind. Unter nickelreichen Bedingungen nach der Diffusion von Nickel und Kupfer sowie nach Diffusion von Nickel und Palladium lassen sich hingegen einzelne NiSi2:Cu oder NiSi2:Pd-Ausscheidungen mit einer typischen Größe von 1 µm beobachten, die zum Teil von kleineren kupfer- oder palladiumreichen Teilchen dekoriert sind. Die Beobachtung, dass die Ausscheidungen der NiSi2:Cu-Phase sich unter kupferreichen Bedingungen in gleicher Weise anordnen wie die der Cu3Si:Ni-Phase, ist konsistent mit der Annahme, dass die Kupferatome in der NiSi2-Phase Silizium-Plätze besetzen.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/de
dc.titleTransmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen zur Koausscheidung von Übergangselementen in kristallinem Siliziumde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedCo-precipitation of transition metal impurities in crystalline silicon investigated by transmission electron microscopyde
dc.contributor.refereeSeibt, Michael PD Dr.de
dc.date.examination2009-02-24de
dc.subject.dnb530 Physikde
dc.description.abstractengMulti-crystalline solar cell silicon is contaminated with a variety of transition metal impurities like copper, nickel and iron. Metallic contaminants enhance the recombination rate of electrons and holes and thus reduce the efficiency of a silicon-based solar cell. The strength of this effect depends not only on the impurity concentration but also on the chemical species and the distribution of the foreign metallic atoms. The topic of this work is the investigation of the structural and chemical properties of precipitates formed during co-precipitation of two transition elements in silicon by means of transition electron microscopy and energy dispersive x-ray analysis. Besides copper and nickel the combination of palladium and nickel is investigated. Precipitates consisting of two different metal silicide phases form in both systems. These phases can be considered as solution of a further metallic component in a binary metal silicide and are described as Cu3Si:Ni and NiSi2:Cu and NiSi2:Pd for co-precipitation of palladium and nickel. The precipitates exhibit the same structural properties as particles of pure Cu3Si or NiSi2 formed during precipitation in silicon contaminated with copper or nickel as single impurities. The size and the distribution of the precipitates depends strongly on the concentration ratio of the two impurities. Under copper-rich conditions after in-diffusion of nickel and copper, precipitates of both Cu3Si:Ni and NiSi2:Cu form particles of a size between 20 and 40 nm arranged in colonies which are bounded by dislocation loops. Under nickel-rich conditions on the contrary after the in-diffusion of nickel and copper as well as nickel and palladium few single NiSi2:Cu oder NiSi2:Pd-precipitates with a size around 1 µm are observed which are partly decorated by smaller copper- or palladium-rich particles. The formation of small NiSi2:Cu-precipitates and their arrangement in a colony of Cu3Si:Ni-particles is discussed as a feature consistent to the assumption that copper atoms occupy silicon sites of NiSi2 in the NiSi2-phase.de
dc.contributor.coRefereeHofsäss, Hans Christian Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerSiliziumde
dc.subject.germetallische Verunreinigungende
dc.subject.gerMetallsilizidausscheidungende
dc.subject.gerElektronenmikroskopiede
dc.subject.gerternäre Phasende
dc.subject.engsiliconde
dc.subject.engmetal impuritiesde
dc.subject.engmetal silicide precipitatesde
dc.subject.engternary phasesde
dc.subject.engelectron microscopyde
dc.subject.bk33.05de
dc.subject.bk33.61de
dc.subject.bk33.72de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2162-4de
dc.identifier.purlwebdoc-2162de
dc.affiliation.instituteFakultät für Physikde
dc.subject.gokfullRPV 750: Elektronenmikroskopie {Physik}de
dc.subject.gokfullRDE 000: Experimentalphysikde
dc.subject.gokfullRVC 300: Kristallgitterfehler {Physik: Kristalline Festkörper}de
dc.subject.gokfullRVQ 000: Halbleiter {Physik}de
dc.subject.gokfullRVS 420: Phasendiagramme {Physik: Thermodynamik von Metallen und Legierungen}de
dc.identifier.ppn611762803de


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