View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

8 Ergebnisse und Diskussion 105
Die Wärmeleitfähigkeit von amorphem Silizium beträgt (bei Raumtemperatur) zwischen
0.026 und 0.3 W / (cm· K) [94,95], während diejenige von kristallinern Silizium bei
1.5 W / (cm· K) liegt. Die Wärme verteilt sich in einer wachsenden Umgebung um den
Laserspot, so daß die Temperatur im bestrahlten Bereich der Schicht fällt.
Die Abweichung des Kristallisierungsindex von dem oben beschriebenen systematischen
Verlauf nimmt bei hohen Laserleistungsdichten zu, da sich hier die Raman-Linie der
TO-Mode der kristallinen Phase zu sehr niedrigen Wellenzahlen verschiebt (vgl. Abb. 8.36).
Dabei schiebt sich eine Flanke der in diesem Leistungsregime bereits das Spektrum
dominierenden Linie aus dem als kristallinen Bereich "c" definierten Intervall von 495 bis
510 cm- I . Dies führt zu einer Verkleinerung des Kristallisierungsindex, obwohl der kristalline
Anteil der Schicht weiter wächst. Abb.8.36 zeigt z. B., daß sich die Linie der kristallinen
Phase zu dem Zeitpunkt, an dem die Laserleistungsdichte auf 450 bzw. 500 cm- I erhöht
wurde, zu besonders niedrigen Wellenzahlen verschoben hat. Genau in diesen Punkten zeigt
sich auch ein Absinken des Kristallisierungsindex in Abb. 8.34. Eine Vergrößerung des als
kristalliner Bereich der Raman-Spektren definierten Intervalls "c" würde jedoch den
systematischen Verlauf bei niedrigen Leistungsdichten weniger deutlich herausstellen. Eine
Verschiebung des Intervalls zu niedrigeren Wellenzahlen dagegen würde einen ähnlichen
systematischen Fehler bei niedrigen Laserleistungsdichten hervorrufen wie die jetzige
Definition bei hohen, denn im Bereich kleiner Laserleistungen sind die Linienmitten bei
höheren Wellenzahlen zu beobachten.
Die Linienbreite der TO-Mode der kristallinen Phase nimmt mit der Bestrahlungszeit bzw. der
Laserleistung insgesamt zu (vgl. Abb. 8.35). Die Unsicherheit bei der Bestimmung der
Linienbreiten lag am Anfang der Bestrahlung höher als am Ende. Die Statistik der innerhalb
von nur 10 s aufgenommenen Spektren ist relativ schlecht. Da der Ar-Ionen-Laser gleichzeitig
zur Kristallisierung und zur Spektroskopie verwendet wurde, hängt die Statistik der Spektren
auch von der Laserleistung ab. Bei höherer Leistung werden mehr Photonen detektiert, und
die Raman-Spektren sind weniger verrauscht. Außerdem ist die Linie des kristallinen
Materials zu Beginn der Bestrahlung ohnehin weniger ausgeprägt. Eine weitere Unsicherheit
stellt der Abzug des Anteils der amorphen Phase im Spektrum dar, der notwendig ist, um die
Linie des kristallinen Siliziums auswerten zu können. Mit abnehmendem amorphem Anteil
(vgl. Abb. 8.34) wirkt sich dessen Abzug weniger kritisch aus.
Die hier gemessenen Linienbreiten werden sowohl durch die Schichttemperatur als auch durch
die Korngrößen bestimmt. Da die Schicht an Luft kristallisiert wurde, besteht ferner die
Möglichkeit einer mit wachsender Temperatur fortschreitenden Oxidation des Materials,
welche sich ebenfalls auf die Linienbreite auswirken kann. Der beobachtete Effekt der
Linienverbreiterung ist u. a. auf die steigende Probentemperatur zurückzuführen. Bei