Molybdenum (Mo) thin film back contact layers for thin film CuIn(1-x)GaxSe2 (CIGS) solar cells were deposited onto soda lime glass substrates using a direct current (DC) planar magnetron sputtering deposition technique. Requirements for the Mo thin film as a back contact layer for CIGS solar cells are various. Sheet resistance, contact resistance to the CIGS absorber, optical reflectance, surface morphology, and adhesion to the glass substrate are the most important properties that the Mo thin film back contact layer must satisfy. Experiments were carried out under various combinations of sputtering power and working gas pressure, for it is well known that mechanical, morphological, optical, and electrical property of a sputter-deposited Mo thin film are dependent on these process parameters. Various properties of each Mo film were measured and discussed. Sheet resistances were measured using a four-point probe equipment and minimum value of 0.25 Ω/sq was obtained for the 0.6 µm-thick Mo film. Average surface roughnesses of each Mo film ranged from 15 to 26 Å were measured by Dektak profilometer which was also employed to measure film thicknesses. Resistivities were calculated from the sheet resistance and film thickness of each film. Minimum resistivity of 11.9 µΩ∙cm was obtained with the Mo thin film deposited at 0.1 mTorr and 250 W. A residual stress analysis was conducted with a bending beam technique with very thin glass strips, and maximum tensile stress of 358 MPa was obtained; however, films did not exhibit a compressive stress. Adhesive strengths were examined for all films with a "Scotch-tape" test, and all films showed a good adhesion to the glass substrate. iv Sputter-deposited Mo thin films are commonly employed as a back contact layer for CIGS and CuInSe2 (CIS)-based solar cells; however, there are several difficulties in fabricating a qualified back contact layer. Generally, Mo thin films deposited at higher sputtering power and lower working gas pressure tend to exhibit lower resistivity; however, such films have a poor adhesion to the glass substrate. On the other hand, films deposited at lower power and higher gas pressure tend to have a higher resistivity, whereas the films exhibit an excellent adhesion to the glass substrate. Therefore, it has been a practice to employ multi-layered Mo thin film back contact layers to achieve the properties of good adhesion to the glass substrate and low resistivity simultaneously. However, multi layer processes have a lower throughput and higher fabricating cost, and requires more elaborated equipment compared to single layer processes, which are not desirable from the industrial point of view. As can be seen, above mentioned process parameters and the corresponding Mo thin film properties are at the two extreme ends of the spectrum. Hence experiments were conducted to find out the mechanisms which influence the properties of Mo thin films by changing the two process parameters of working gas pressure and sputtering power individually. The relationships between process parameters and above mentioned properties were studied and explained. It was found that by selecting the process parameters properly, less resistive, appropriatesurfaced, and highly adhesive single layer Mo thin films for CIGS solar cells can be achieved.

Este trabalho tem como objetivo o estudo das propriedades de filmes finos de nitreto de alumínio produzidos por processo de "magnetron sputtering" usando-se alvo de alumínio de alto grau de pureza (99,999%). Os filmes foram produzidos em descargas a plasma sob regimes contínuo (DC) e alternado (RF). No curso deste estudo foi investigada a influência da temperatura do substrato (80 a 500 C), da concentração relativa do gás reativo (N2) e do papel exercido pelo gás de "sputtering" (argônio) sobre as propriedades físico-químicas dos filmes. Também foram investigadas as características elétricas de capacitores do tipo MIS (metal-isolante-semicondutor) em que o nitreto de alumínio era o isolante. Diferentes técnicas de caracterização foram empregadas na análise dos filmes, tais como: espectroscopia Raman, reto espalhamento de Rutherford (RBS), perfilometria, microscopia de força atômica, nanoindentação, espectroscopis de foto-elétrons (XPS). A qualidade dos filmes obtidos mostrou forte dependência das condições de deposição. Os filmes que apresentaram qualidades superiores, seja sob regime contínuo, seja sob regime alternado, foram aqueles crescidos em substratos aquecidos (< 200 C) e com argônio presente na composição da mistura gasosa da câmara de processos.

O nitreto de alumínio (AlN) tem atraído muito interesse pelas suas notáveis propriedades físicas: dureza, alta condutividade térmica, resistência para altas temperaturas. Uma fonte de catodo oco DC foi adicionada a um sistema de sputtering magnetron. Isto leva a uma ionização na região do catodo e habilita a descarga a operar a pressões significativamente mais baixas do que um catodo magnetron plano típico. Como uma conseqüência, átomos ejetados do catodo podem alcançar um substrato com uma perda de energia mínima devido às colisões com os átomos do gás. O catodo oco magnetron consiste em dois eletrodos planos e paralelos de alumínio como alvos e uma mistura de gases argônio e nitrogênio variando a pressão de (0,05 a 0,5) Pa para uma variação de fluxo de (1 a 12)sccm. A tensão de descarga variou de (250 a 400)V correspondendo a uma corrente de descarga de (10 a 500) mA. As propriedades de plasma foram obtidas através da espectroscopia de massa e da técnica das Sondas de Langmuir para diferentes distâncias inter-catódicas. A densidade de elétrons do plasma é da ordem de 1018 m-3 e a temperatura de elétrons varia de (3 a 6) eV, medidos ao longo de uma linha reta ao longo da região de evaporação. Devido ao bombardeamento de íons e uma temperatura realçada do catodo, átomos de alumínio são arrancados do catodo e reagem com o radical nitrogênio para formar AlN+ no plasma. Filmes finos de AlN crescem em substratos de silício a temperatura ambiente; foram caracterizados com respeito a estrutura e morfologia por análises de DRX e AFM, respectivamente.

Neste trabalho filmes finos de AlN foram depositados sobre substrato de silício (100) pela técnica de magnetron sputtering com o intuito de verificar a influência da pressão, potência e distância alvo-substrato nas características do material. Os filmes que apresentaram a orientação cristalina desejada foram utilizados para a microfabricação de dispositivos SAW. As características morfológicas, estruturais e químicas dos filmes foram analisadas pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios-X (DRX), perfilometria mecânica e espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford (RBS). Os dispositivos SAW micro fabricados foram caracterizados com um analisador de redes. A análise dos resultados de DRX permitiu verificar que a pressão e a distância são parâmetros que influenciam de modo significativo na morfologia dos filmes depositados, fazendo com que o material crescendo inicialmente no plano (002) comece a crescer com uma combinação de planos (100) e (002). Imagens de AFM mostraram a formação de grão na superfície confirmando o crescimento de filmes cristalinos. A rugosidade superficial foi maior quando os filmes apresentavam diferentes orientações. Filmes de AlN com baixa espessura ( 174 nm) tiveram uma alta concentração de oxigênio superficial e filmes mais espessos foram estequiométricos. Os dispositivos apresentaram características de filtros passa banda com frequência de ressonância abaixo do valor projetado devido a elevada capacitância apresentada pelos dispositivos. Os valores medidos para velocidade de propagação das ondas acústica no AlN ficaram acima valores citados na literatura, nos levando a acreditar que parte da onda está propagando pelo substrato de silício.

We investigated thin film samples of Mg2NiH4 with two intentions. First of all, we wanted to ascertain if the same nanomaterial (Mg2NiH4) prepared by magnetron sputtering and ball milling can exhibit different hydrogen storage properties and to see possible advantages/disadvantages of employing of magnetron sputtering for synthesis of nanometerials for hydrogenstorage. Furthermore, we wanted to see if thin film samples of Mg2NiH4 could be used in a switchable mirror or window device by utilizing the high to low temperature transition at about 510 K. In powder samples, this transition, between a monoclinic conducting low temperature phase to an FCC non-conducting high temperature phase, have been demonstrated in a mechanical reversible conductor–insulator transition [Blomqvist and Nor��us, J. Appl. Phys 91(2002)5141]. The new thin film Mg2NiH4 samples were produced by reacting hydrogen with magnetron sputtered Mg2Ni films on quartz glass or CaF2 substrates. But we could not obtain the monoclinic low temperature phase upon cooling the samples. Instead a cubic phase, related but not identical to the cubic high temperature phase, was formed at temperatures both below and above 510 K. TEM pictures revealed the new cubic phase in the films to have the same cell parameter as the FCC high temperature phase. But the symmetry was lower with similar streaking patterns as observed for the monoclinic low temperature phase. IR-spectroscopy indicated an identical vibrational frequency for... [to full text] / Tiriamojo darbo metu magnetroniniu garinimu suformuotos Mg-Ni dangos, kurios hidrintos esant aukštai temperatūrai ir vandenilio slėgiui. Hidrintos dangos ištirtos įvairiais analizės metodais, siekiant nustatyti magnetronio garinimo būdu suformuotos medžiagos (magnio nikelio hidrido) skirtumus nuo rutulinio trynimo metodu gautos analogiškos medžiagos. Darbe išanalizuoti duomenys ir pateiktas aiškinamasis modelis, kuris atskleidžia plonų dangų ypatybes, dėl kurių dangose pilnai neįvyksta dangos relaksacijos procesai. Nustatyta, kad dėl tų pačių priežasčių, dangų panaudojimo „įjungiamiesiems veidrodžiams“ galimybės yra ribotos.

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Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2015-10-08T12:18:50Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-10-08T12:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, foram produzidos filmes finos de carbono pela técnica de magnetron sputtering usando substratos monocristalinos de alumina com plano-c orientado em (0001) e substratos de Si (111) e Si (100), empregando Co, Ni e Cu como filmes intermediários (buffer-layers). As deposições foram conduzidas em três etapas, sendo primeiramente realizadas com buffer-layers de cobalto em substratos de alumina, onde somente após a produção de grande número de amostras, foram então realizadas as deposições usando buffer-layer de cobre em substratos de Si. Em seguida foram realizadas as deposições com buffer-layers de níquel em substratos de alumina. A cristalinidade dos filmes de carbono foi avaliada por meio da técnica de espectroscopia Raman e complementarmente por difração de raios X (DRX). A caracterização morfológica dos filmes foi feita por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV E FEG-SEM) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Picos de DRX referentes aos filmes de carbono foram observados apenas nos resultados das amostras com buffer-layers de cobalto e de níquel. A espectroscopia Raman mostrou que os filmes de carbono com maior grau de cristalinidade foram os produzidos com substratos de Si (111) e buffers de Cu, e com substratos de alumina com buffer-layers de Ni e Co, tendo este último uma amostra com o maior grau de cristalinidade de todas as produzidas no trabalho. Foi observado que o cobalto possui menor recobrimento sobre os substratos de alumina quando comparado ao níquel. Foram realizados testes de absorção de íons de Ce pelos filmes de carbono em duas amostras e foi observado que a absorção não ocorreu devido, provavelmente, ao baixo grau de cristalinidade dos filmes de carbono em ambas amostras. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

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Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Zr-Hf-N and Zr-Hf thin films were deposited by reactive magnetron sputtering in order to verify the influence of small hafnium contents that are present as contaminants on zirconium deposition targets. For this purpose different hafnium contents in the films were intentionally added by varying the deposition power. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), dispersive energy X-ray spectroscopy (EDS), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and nanohardness analyzes. The ZrHfN thin films were deposited and had a concentration of at% Hf of 0.49; 0.56; 0.80; 1.87 and 2.70. The deposited Zr-Hf alloys exhibited hafnium contents at up to 1.21%; 1.24; 4.35; 7.94 and 11.49. The crystalline phase obtained for the nitride films had a cubic face centered structure (FCC) and was not modified by the increase in hafnium content. The alloys presented amorphous with some crystalline regions of hexagonal structure. The hardness values ranged from 21.4 to 25.1 GPa for nitrides and from 6.1 to 8.4 GPa for zirconium alloys. / Filmes finos de Zr-Hf-N e Zr-Hf foram depositados por magnetron sputtering reativo com o intuito de verificar a influência de pequenos teores de háfnio que estão presentes como contaminantes nos alvos de deposição de zircônio. Para isto foram adicionados intencionalmente diferentes teores de háfnio nos filmes através da variação da potência de deposição. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX), espectroscopia de raios-Xpor energia dispersiva (EDS), espectroscopia por retroespalhamento Rutherford (RBS) e análises de nanodureza. Os filmes finos de ZrHfN foram depositados e apresentaram concentração em at.% de Hf de 0,49; 0,56; 0,80; 1,87 e 2,70. As ligas Zr-Hf depositadas apresentaram teores de háfnio em at.% de 1,21; 1,24; 4,35; 7,94 e 11,49. A fase cristalina obtida para os filmes os nitretos tinha estrutura cúbica de face centrada (CFC) e não foi modificada pelo aumento do teor de háfnio. As ligas se apresentaram amorfas com algumas regiões cristalinas de estrutura hexagonal. Os valores de dureza variaram de 21,4 a 25,1 GPa para os nitretos e de 6,1 a 8,4 GPa para as ligas de zircônio. / São Cristóvão, SE