テクスチャーZnO:Al/a-Si:H/SnO 2 :F 構造の基板入射エリプソメトリー評価

118

119

5.2.2 基板入射エリプソメトリー解析結果の検証

テクスチャーZnO:Al/a-Si:H/SnO2:F 構造のエリプソメトリー解析結果について、dZnOを除 く解析パラメータはテクスチャーa-Si:H/SnO2:F構造と同等の結果だったが、dZnOの信頼区間 が大きい点について検証する。

図5-6から、( , )と偏光度のスペクトルは共にZnO:Al層の成膜による影響が少ない。こ

図5-8 テクスチャーZnO:Al/a-Si:H/SnO2:F構造のエリプソメトリー解析結果 図5-7 テクスチャーZnO:Al/a-Si:H/SnO2:F構造の測定と解析の( , )スペクトル

120

図 5-9 a-Si:H/void 界 面 と a-Si:H/ZnO:Al 22

nm/void構造の垂直反射率シミュレーション

図5-10 void/ZnO:Al/a-Si:H多層EMA領域に おける膜厚と体積分率のエリプソメトリー 解析結果

こで、ZnO:Al層による光学応答の影響を簡単

に見積もるため、a-Si:H 層内を伝搬するプロ

ー ブ 光 が a-Si:H/void 界 面 と

a-Si:H/ZnO:Al/void 構造へ垂直に入射する場

合の反射率をシミュレーションした。ZnO:Al 層が存在する場合は、a-Si:H 層が光入射側の 媒質で空気を基板ととする ZnO:Al 層による 反射率を計算した。図5-9はa-Si:H/void界面 の光反射と、ZnO:Al 層の膜厚を解析結果の 22 nmとしたa-Si:H/ZnO:Al/void構造による光 学干渉を示している。a-Si:H 層のバンドギャ

ップが約1.7 eVであるため、実際の基板入射

エリプソメトリー測定では主に1.7 eVより低 エ ネ ル ギ ー 側 で a-Si:H 層 を 透 過 し

a-Si:H/ZnO:Al 界面へ到達すると考えられる。

図5-9から、1.7 eVより低エネルギー側ではZnO層による反射率変化が0.03以下と影響は 小さい。従って、実際の基板入射エリプソメトリー測定においても、a-Si:H/void 界面と

a-Si:H/ZnO:Al/void構造の反射特性に大きな差はないと考えられる。

次にエリプソメトリー解析結果におけるZnO:Al層の感度について検証する。テクスチャ ーZnO:Al/a-Si:H/SnO2:F 構造のエリプソメトリー解析結果について void/ZnO:Al/a-Si:H 多層 EMA構造における各層の膜厚と体積分率を図5-10に示す。なお本研究では表面積モデルを 適用しているため、各相の体積分率は領域 1

と2の平均値を図5-10に示している。エリプ ソ メ ト リ ー 評 価 か ら 、void/ZnO:Al 層 と void/ZnO:Al /a-Si:H層におけるZnO:Al相の体 積分率はそれぞれ0.36、0.17という解析結果 が得られている。それに対して void/ZnO:Al

/a-Si:H層におけるa-Si:H相の平均体積分率は

0.40 となっており、void/ZnO:Al/a-Si:H 多層 EMA 構造における ZnO:Al 相の体積分率が

a-Si:H 相と比較して極端に小さい訳ではない。

ここで、多層EMA 構造における各相のエリ プソメトリー解析感度は体積分率だけでな く、屈折率も影響する。そこで、各相の屈折 率に体積分率を掛け合わせた数値を有効屈 折率と表現し、EMA層における各相のエリプ

121

図5-11 void/ZnO:Al/a-Si:H多層EMA領域に おける膜厚と有効屈折率

ソメトリー解析感度を検証した。

図5-11にvoid/ZnO:Al/a-Si:H多層EMA構 造における膜厚と有効屈折率を示す。なお a-Si:H 相と ZnO:Al 相の有効屈折率 na-Siと nZnOは、それぞれ 1.5 eV における屈折率

3.786と1.922いう値を使用した。この図か

ら、void/ZnO:Al層とvoid/ZnO:Al /a-Si:H層

におけるZnO:Al相の有効屈折率はそれぞれ

0.69、0.33 と小さい値となっている。一方、

void/ZnO:Al /a-Si:H多層構造におけるa-Si:H 相の有効屈折率は平均で1.51となっている。

以上のことから void/ZnO:Al/a-Si:H の多層 EMA構造において ZnO:Al相の体積分率が やや小さいことに加えて、ZnO:Al相の屈折

率自体が低いため、void/ZnO:Al/a-Si:H多層構造におけるZnO:Al層のエリプソメトリー解析 感度は低いと考えられる。従って、テクスチャーZnO:Al/a-Si:H/SnO2:F構造の解析結果につ いて、dZnOの信頼区間は大きくなったと結論付けられる。