Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

50 3. Experimentelles
turellen Eigenschaften werden mittels Röntgenbeugung und nach einem Ätzschritt mit bildgebenden
Verfahren untersucht. Die Solarzellen werden durch ihre Strom-Spannungs-Kennlinien
und den daraus bestimmten Kenngrößen unter einem Sonnensimulator charakterisiert. Zusätzlich
wird die spektrale Empfindlichkeit an ausgewählten Solarzellen bestimmt.
3.2.1 Schichtdickenmessung
Alle in dieser Arbeit bestimmten Schichtdicken werden mit dem Profilmessgerät Dektak 3030
der Firma Veeco Instruments Inc. bestimmt. Das Messprinzip beruht auf dem Abtasten der Oberfläche
durch eine Nadel. In die Schicht muss zuvor eine bis zum Substrat reichende Stufe präpariert
werden. Die Stufen werden bei ZnO-Schichten mit 2 %iger Salzsäure geätzt. Scharfe
Ätzkanten entstanden dabei durch eine partielle Bedeckung der Zinkoxidschicht mit einer wasserunlöslichen
Farbe. Ein Unterätzen der Abdeckung muss durch eine zeitliche Begrenzung der
Ätzdauer verhindert werden. Die Genauigkeit der Messungen wird durch Mehrfachmessungen
erhöht. Für glatte Schichten kann dabei ein Messfehler unterhalb von 10 nm eingehalten werden.
Raue Oberflächen, z.B. von geätzten Schichten, besitzen RMS-Rauigkeiten (root mean square)
von zum Teil mehr als 100 nm, so dass für solche Schichten ein Messfehler von ca. 5 % berücksichtigt
werden muss.
3.2.2 Bestimmung der elektrischen Eigenschaften
Für den spezifischen Widerstand ρ von ZnO:Al können die Defektelektronen (Löcher) aufgrund
ihrer geringen Konzentration vernachlässigt werden. Damit setzt sich der spezifische Widerstand
mit
(3.2) ρ =(µ · n · e) −1
aus den Materialeigenschaften Beweglichkeit µ und Konzentration der freien Ladungsträger n
zusammen. Der Faktor e bezeichnet die Elementarladung.
Der Widerstand R eines quaderförmigen Probenstückes mit Länge l, Breite b und Dicke d
berechnet sich zu:
l
(3.3) R = ρ ·
b · d .
Für eine Probe mit quadratischer Fläche gilt l = b. So vereinfacht sich Gln. 3.3 zu
(3.4) R� := Rl=b = ρ
d .