Deposizione di film sottili di silicio amorfo mediante magnetron sputtering e loro caratterizzazione

This thesis focuses on the deposition of amorphous silicon (a-Si) thin films via magnetron sputtering on silicon substrates, with thicknesses of 200 nm and 500 nm. The films were deposited in both inert and reactive atmospheres, with the aim of varying the hydrogen content within the material. The optimization of hydrogen content was studied to minimize the optical absorption of amorphous silicon, thus improving its optical properties. The samples were subjected to thermal treatments at 200, 300, 400, 450, and 500 °C to analyze the evolution of hydrogen content, with particular attention to the resistance to hydrogen loss during heating. The characterization of the films was carried out using advanced analysis techniques such as Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), which allowed for a quantitative evaluation of the elemental distribution and chemical composition of the samples. Additionally, the 500 nm thick samples were also intended to be analyzed using other techniques to obtain further insights into the structure and the presence of chemical bonds, particularly concerning hydrogen. The results provide significant insights into the correlation between hydrogen content, thermal treatments, and the optical and structural properties of amorphous silicon.

Questa tesi si concentra sulla deposizione di film sottili di silicio amorfo (a-Si) tramite magnetron sputtering su substrati di silicio, con spessori di 200 nm e 500 nm. I film sono stati depositati in atmosfera inerte e reattiva, con l'obiettivo di variare il contenuto di idrogeno all'interno del materiale. L'ottimizzazione del contenuto di idrogeno è stata studiata per minimizzare l'assorbimento ottico del silicio amorfo, migliorandone così le proprietà ottiche. I campioni sono stati sottoposti a trattamenti termici a 200, 300, 400, 450 e 500 °C per analizzare l'evoluzione del contenuto di idrogeno, con particolare attenzione alla resistenza alla perdita di idrogeno durante il riscaldamento. La caratterizzazione dei film è stata effettuata utilizzando tecniche di analisi avanzate quali Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) e Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), che hanno permesso di valutare quantitativamente la distribuzione degli elementi e la composizione chimica nei campioni. Inoltre, i campioni con spessore del film di 500 nm sono stati pensati anche per essere analizzati tramite altre tecniche di analisi al fine di ottenere ulteriori informazioni sulla struttura e sulla presenza di legami chimici, in particolare per quanto riguarda l'idrogeno. I risultati ottenuti forniscono indicazioni significative sulla correlazione tra il contenuto di idrogeno, i trattamenti termici e le proprietà ottiche e strutturali del silicio amorfo.