View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

56 8 Ergebnisse und Diskussion
8.1.2 Homogene Kristallisierung
8.1.2.1 Strukturelle Untersuchungen bei 1064 nm Anregungswellenlänge
Die Laserkristallisierung bei Wellenlängen im nahen IR ist wegen der zu erwartenden
selektiven Kristallisierung auf Grund des erhöhten Absorptionskoeffizienten von fJc-Si:H
gegenüber a-Si:H von besonderem Interesse (vgl. Kap 1 und 3.2). Auch der niedrige
Absorptionskoeffizient beider Phasen im nahen IR gegenüber sichtbarem Licht soll ausgenutzt
werden, um im Hinblick auf photovoltaische Anwendungen dickere Schichten in einem
Schritt kristallisieren zu können (s. Kap. 1). Daher wurden der Laserkristallisierung bei
1064 nm detaillierte Untersuchungen gewidmet.
8.1.2.1e Ergebnisse
Raman-Spektren der laserkristallisierten Schichten zeigen eine sehr schmale Linienbreite der
TO-Mode nahe 520 cm- 1 (welche als qualitatives Maß für Kristallitgröße und Kristallqualität
gewertet werden kann, vgl. Kap.8.1.2.1d). Abb.8.4 zeigt einen Vergleich des Raman­
Spektrums einer laserkristallisierten mikrokristallinen Schicht mit dem Spektrum von
PECVD-gewachsenem und monokristallinern Material. Die Linienbreite der
laserkristallisierten Schicht von 4.6 cm- 1 ist schmal im Vergleich zu PECVD-gewachsenem
Ilc-Si:H und nahe der Linienbreite monokristallinen Materials von 3.5 cm- l [60]. Die TO­
Mode ist zu niedrigeren Wellenzahlen hin verschoben. Eine Linie bei 480 cm-\ welche der
amorphen Phase zugeschrieben werden kann, (vgl. Kap. 6.1) ist nicht zu beobachten. Die
Linie bei 495 cm- 1 im Spektrum der PECVD-Schicht, die vermutlich auf Zwillingsgrenzen
und Stapelfehler zurückzuführen ist [61], ist in den Raman-Spektren der laserkristallisierten
Schichten nicht oder nur sehr schwach ausgeprägt. Dies wird anhand der zehnfachen
Überhöhung der Spektren in diesem Wellenlängenbereich deutlich.
TEM-Querschnittsaufnahmen von Filmen, die bei einer Laserwellenlänge von 1064 nm
kristallisiert wurden, zeigen Kristallite von mehreren hundert nm Ausdehnung wie in
Abb.8.5a. Die Kristallite besitzen definierte Komgrenzen und erstrecken sich von der
Substratgrenze bis zur Schichtoberfläche. Die zugehörigen Dunkelfeldaufnahmen
(s. Abb. 8.5b) und Beugungsbilder (s. Abb. 8.5c) belegen, daß die Kristallite eine einzige
zusammenhängende Orientierung aufweisen.