Organometallilähtöaineiden valmistus, karakterisointi ja käyttö rautaa sisältävien ryhmän 4 siirtymämetallidiselenidiohutkalvojen CVD-kasvatuksessa

Väitöstyössä tutkittiin viiden organometalliyhdisteen mahdollista käyttöä lähtöaineena valmistettaessa puolijohtavia valoa absorboivia pinnoitteita. Tällaisia materiaaleja voidaan hyödyntää aurinkokennoissa.

Hyvän lähtöaineen vaatimuksena on, että kaikki kiteisessä ohutkalvopinnoitemateriaaleissa tarvittavat alkuaineet voidaan saattaa pinnalle yksivaiheisen prosessin avulla. Tässä tutkimuksessa lähtöaineiden suunnittelussa on otettu huomioon yhdisteiden kolmiuloitteinen rakenne siten, että alkuaineiden avaruudellinen suhde on mahdollisimman samanlainen kuin lopullisessa pinnoitteessa. Ilma- ja kosteusherkät lähtöaineet karakterisoitiin useilla spektroskooppisilla ja rakennetutkimusmenetelmillä.

Kaikille lähtöaineille selvitettiin mahdollisimman hyvät olosuhteet kiteisen pinnoitteen kasvamisen optimoimiseksi hyödyntäen paine- ja lämpötilaprofiileja. Tutkimustyössä hyödynnettiin paikallisesti rakennettua CVD-laitteistoa, joka mahdollisti sekä pinnoitteen että pulverimateriaalin samanaikaisen valmistamisen.

Tutkimuksessa todettiin, että kolmen materiaalin optimoitu synteesisaanto oli riittävän hyvä täyttämään teolliset vaatimukset. Pinnoitteet olivat puhtaita kiteisiä faaseja ja niiden optinen energiakuilu soveltuu ohutkalvojen käyttöön kestävissä ja edullisissa valosähkösovellutuksissa.