WO2012055693A1 - Verfahren zur elektrochemischen wasserstoffpassivierung von halbleiterschichten - Google Patents

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WO2012055693A1
WO2012055693A1 PCT/EP2011/067620 EP2011067620W WO2012055693A1 WO 2012055693 A1 WO2012055693 A1 WO 2012055693A1 EP 2011067620 W EP2011067620 W EP 2011067620W WO 2012055693 A1 WO2012055693 A1 WO 2012055693A1
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electrolyte
semiconductor layer
ionic liquids
ionic liquid
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PCT/EP2011/067620
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French (fr)
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Patrik Stenner
Stephan Wieber
Michael CÖLLE
Matthias Patz
Reinhard Carius
Torsten Bronger
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Evonik Operations GmbH
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Evonik Degussa GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/94—Hydrogenation or deuterisation, e.g. using atomic hydrogen from a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/129—Passivating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for the hydrogen passivation of semiconductor layers and correspondingly passivated semiconductor layers.
  • semiconductor layers may have so-called dangling bonds in the semiconductor structure. As a result, however, the semiconductor characteristics can be degraded. In case of
  • Solar cells can lead to a reduction of light-induced charge transport.
  • the semiconductor layer in order to improve the semiconductor properties or to saturate open bonds with hydrogen atoms, may be in the semiconductor layer, in particular according to the
  • the document US 5,304,509 discloses that a silicon substrate can be passivated by first treating the silicon substrate with a hydrogen ion beam and then irradiating it with electromagnetic radiation.
  • the documents US 4,835,006 and US 4,343,830 describe that a
  • Hydrogen passivation can be achieved by plasma process.
  • the publication DE19652471 uses an ion source for passivation. It describes the hydrogen storage in a high vacuum.
  • the document DE 10130801 likewise describes an electrochemical passivation of the surface.
  • organic material is deposited electrochemically on the surface of the silicon layer.
  • the thin organic protective layer may be detrimental to the correct operation of a solar cell, especially if the layer decomposes due to thermal stress.
  • the present invention relates to a method for the hydrogen passivation of semiconductor layers, wherein the semiconductor layer to be passivated is electrochemically passivated.
  • Hydrogen passivation in the context of the present invention is understood to be the saturation of open bonds on the surface and within the semiconductor layer.
  • a semiconductor layer can be understood in particular to be a layer which comprises at least one elemental semiconductor, in particular selected from the group consisting of Si, Ge, ⁇ -Sn, C, B, Se, Te and mixtures thereof, and / or at least one
  • Compound semiconductors in particular selected from the group consisting of IV-IV semiconductors, such as SiGe, SiC, III-V semiconductors, such as GaAs, GaSb, GaP, InAs, InSb, InP, InN, GaN, AlN, AlGaAs, InGaN, oxide semiconductors, such as InSnO, InO, ZnO, II-VI semiconductors, such as ZnS, ZnSe, ZnTe, III-VI semiconductors, such as GaS, GaSe, GaTe, InS, InSe, InTe, II Il-VI semiconductors, such as CulnSe2, CulnGaSe2, CulnS2, CulnGaS2, and mixtures thereof, or consists thereof.
  • IV-IV semiconductors such as SiGe, SiC, III-V semiconductors, such as GaAs, GaSb, GaP, InAs, InSb, InP, InN, GaN, AlN, AlGaAs,
  • the inventive method has the advantage that a hydrogen passivation of semiconductor layers in a simple system and at temperatures of below 250 ° C, for example at room temperature, can be achieved.
  • a vacuum, after-treatment at high temperatures, irradiation and / or plasma treatment can be achieved.
  • the semiconductor layer to be passivated is preferably electrochemically passivated by means of electrolysis in a liquid electrolyte.
  • the semiconductor layer to be passivated is connected as a cathode during electrolysis.
  • the electrolyte preferably comprises a proton source.
  • a proton source can be understood in particular to be a compound which can split off at least one proton or dissociate it into at least one proton and at least one counterion.
  • the proton source may be basically selected from the group consisting of water, inorganic acids such as hydrochloric acid, organic acids such as carboxylic acids, alcohols such as ethanol, CH-acidic organic compounds such as
  • a CH-acidic organic compound may be understood as meaning, in particular, an organic compound which is bonded to a carbon atom
  • Hydrogen atom can release as a proton.
  • a proton source is used whose counterion is anodically oxidizable.
  • Hydrogen passivation according to the invention is based on the fact that in the reduction of the protons to hydrogen, hydrogen atoms can be incorporated not only at the surface but also in the semiconductor layer, and thereby the open bonds (English:
  • dangling bonds can be saturated with hydrogen atoms.
  • a voltage of greater than or equal to 100 mV, for example greater than or equal to 1 V, for example 4 V can be applied.
  • a voltage in a range of> 1 V to ⁇ 500 V are applied.
  • the proton source comprises water.
  • the proton source may be water.
  • Water is advantageously low, has an anodically oxidizable counterion and can
  • the electrolyte can be from> 0 wt .-% to ⁇ 100 wt .-%, in particular from> 0.3 wt .-% to ⁇ 99.5 wt .-% of water, based on the total volume of the electrolyte, and / / or from> 0 vol.% to ⁇ 100 vol.%, in particular from> 0.5 vol.% to ⁇ 99.5 vol.% of water, based on the total volume of the electrolyte.
  • the sum of the constituents of the electrolyte for example water and ionic liquids and / or inorganic salts and / or alcohols, yields 100 percent by weight or
  • the electrolyte does not comprise any cations which have a positive standard potential.
  • hydrogen has a standard potential of zero, it is possible in this way to prevent other constituents of the electrolyte from being reduced as protons at the semiconductor layer.
  • An electrolytic apparatus comprising an anode and an electrolyte containing a proton source, and
  • the semiconductor layer is completely immersed in the electrolyte. In this way, the uniformity of the hydrogen passivation can be increased
  • the semiconductor layer to be passivated can be, in particular, one obtained by thermal treatment and / or ultraviolet irradiation, in particular one
  • the semiconductor layer may be a Layer thickness in a range of> 1 nm to ⁇ 5000 nm, for example, from> 10 nm to ⁇ 2000 nm, for example from about> 50 nm to about ⁇ 300 nm.
  • the semiconductor layer to be passivated is a silicon-comprising layer, in particular a silicon layer.
  • These layers can be passivated particularly well with the method according to the invention.
  • the layer may be, for example, a layer formed on a silicon dioxide-coated silicon wafer.
  • the layer can be produced in particular by thermal treatment and / or ultraviolet irradiation of a silicon precursor (silicon precursor).
  • silicon precursor silicon precursor
  • the silicon layer can be produced by thermal treatment and / or ultraviolet irradiation of a layer comprising at least one oligomerized silane.
  • the silicon precursor layer can be formed, for example, by various coating methods, such as roll-to-roll coating (R2R coating), slot die coating, spray coating and spin coating.
  • the thermal treatment can be carried out for example at a temperature of about 200 ° C to 1000 ° C for a few seconds to hours.
  • the thermal treatment and / or ultraviolet irradiation is not carried out for more than 30 minutes.
  • the method furthermore comprises the method step: tracking the consumed
  • Uniformity of hydrogen passivation can be increased.
  • the amount of proton source consumed during the electrolysis is replaced in this embodiment by the addition of a corresponding amount of proton source. This can be done gradually or continuously. Preferably, the amount of proton source is continuously tracked.
  • the electrolysis can be carried out in particular at a temperature within the liquid region of the electrolyte.
  • the electrolysis may be carried out at a temperature in the range of about 5 ° C to the evaporation temperature of the lowest boiling component of the electrolyte.
  • the process is carried out at a temperature of> 25 ° C. to ⁇ 500 ° C. or ⁇ 400 ° C., in particular from> 25 ° C. to ⁇ 250 ° C., for example from> 50 ° C. to ⁇ 200 ° C., for example, from> 50 ° C to ⁇ 100 ° C performed.
  • the process duration is reduced and the flow rate increased.
  • costs can be reduced which can compensate for heating costs.
  • the process can be carried out at a pressure higher than atmospheric pressure (1 atm).
  • the electrolyte is stirred during the electrolysis. In this way, the uniformity of the hydrogen passivation can also be increased.
  • the electrolysis can be carried out for at least 30 minutes, for example at least 1 hour, for example 12 hours.
  • the cathode and the anode are arranged parallel to each other. In this way, the uniformity of the hydrogen passivation can also be increased.
  • the cathode and the anode can in particular have the same size electrode surfaces.
  • the electrode spacing may be in a range of> 200 ⁇ m to ⁇ 80 mm, for example of> 3 mm to ⁇ 20 mm, for example of 2 cm.
  • the anode is preferably formed of a possibly inert anode material, such as platinum.
  • the electrolyte preferably has an electrical conductivity of at least 1 mS / cm, in particular of at least 5 mS / cm, for example of at least 10 mS / cm.
  • the electrolyte can comprise, in addition to the proton source, at least one further compound which can partially or completely dissociate into ions.
  • the electrolyte is an aqueous solution or an emulsion comprising water, which at least one compound selected from the group consisting of ionic liquids, organic salts, inorganic salts (conductive salts),
  • inorganic bases inorganic acids, alcohols such as ethanol, organic acids such as carboxylic acids, organic bases, CH-acidic organic compounds such as
  • an emulsion comprising water can be understood as meaning both an emulsion which mainly comprises water and an emulsion in which water is only a secondary constituent.
  • an ionic liquid can be understood in particular to be a salt which is already liquid at temperatures below 100 ° C.
  • the electrolyte comprises at least one ionic liquid.
  • Ionic liquids have proven to be beneficial in suppressing the formation of an oxide layer.
  • most ionic liquids advantageously have only a low vapor pressure and are poor or non-flammable. For these reasons, it has proved to be advantageous if the electrolyte as the main constituent of an ionic liquid or a mixture of ionic
  • the electrolyte preferably comprises from> 0.5% by weight to ⁇ 99.7% by weight, in particular from> 50% by weight to ⁇ 99.5% by weight, based on the total weight of the electrolyte, and / or> 0.5% by volume to ⁇ 99.5% by volume, in particular from> 50% by volume to
  • the electrolyte of the electrolyte ⁇ 99.3 vol .-%, based on the total volume of the electrolyte, of ionic liquids.
  • the sum of the constituents of the electrolyte for example ionic liquids and water and / or inorganic salts and / or alcohols, gives 100 percent by weight or percent by volume.
  • the electrolyte of the electrolyte of the electrolyte gives 100 percent by weight or percent by volume.
  • the ionic liquid or the mixture of ionic liquids preferably has an electrical conductivity of at least 1 mS / cm, in particular of at least 5 mS / cm, for example of at least 10 mS / cm.
  • the ionic liquid or the mixture of ionic liquids has an electrical conductivity in a range of> 10 mS / cm ⁇ 20 mS / cm. Such a conductivity has proved to be advantageous for carrying out the method according to the invention.
  • the ionic liquid or the mixture of ionic liquids has a viscosity of less than 50 mPa.s, in particular measured with a rotational viscometer. Such a viscosity has proved to be advantageous for carrying out the method according to the invention.
  • the ionic liquid or the mixture of ionic liquids preferably has a melting temperature below 50 ° C., in particular below 25 ° C. or 20 ° C.
  • the ionic liquid or the mixture of ionic liquids may have a liquid range of -50 ° C to 500 ° C or 400 ° C, for example from -40 ° C to 350 ° C, for example from -30 ° C to 300 ° C
  • the ionic liquid or the mixture of ionic liquids preferably has a decomposition temperature of greater than 200 ° C., in particular 250 ° C.
  • a useful ionic liquid may comprise only one cation and one anion, or several different cations and / or anions.
  • an ionic liquid or mixtures of ionic liquids which comprises at least one organic and / or inorganic cation and at least one organic and / or inorganic anion.
  • ionic Liquids or mixtures of ionic liquids used which have a wide electrochemical potential window and a good conductivity.
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids comprises at least one anion selected from the group consisting of halides, nitrates, sulfonates, imides, sulfates, tosylates, carboxylates, borates, phosphates, phosphinates, aluminates .
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may comprise at least one anion selected from the group consisting of chloride, bromide, iodide, fluoride, nitrate, alkyl and aryl sulfonates such as methanesulfonate, especially perfluorinated alkyl and aryl sulfonates such as trifluoromethanesulfonate (Triflate) or perfluorobutanesulfonate, polyethersulfonates, bis (perfluoroalkylsulfonyl) imides, such as
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids comprises at least one anion which is selected from the group consisting of chloride, bromide, iodide, fluoride, nitrate, alkyl and arylsulfonates, such as methanesulfonate, in particular perfluorinated alkyl and aryl sulfonates such as trifluoromethanesulfonate (triflate), bis (perfluoroalkylsulfonyl) imides, such as
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids comprises at least one cation which is selected from the group consisting of imidazolium ions, pyrrolidinium ions, pyridinium ions, piperidinium ions, guanidinium ions, uronium ions, thiouronium ions, morpholinium ions, ammonium ions, phosphonium ions, sulfonium Ions, pyrazolium ions, tetrazolium ions, thiophenium ions, trazolium ions and quinolinium ions.
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids comprises at least one cation which is selected from the group consisting of imidazolium ions and pyrrolidinium ions, in particular imidazolium ions.
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may contain at least one imidazolium ion of
  • R 3 each independently represent a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl,
  • Hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl, and
  • R 2 , R 4 and R 5 are each independently hydrogen or a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group of 1 to 20 carbon atoms
  • alkyl alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group of 1 to 20 carbon atoms
  • R 2 , R 4 and R 5 are each independently hydrogen or a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group of 1 to 20 carbon atoms
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids is selected from the group consisting of 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium nitrate, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-butyl 3-methylimidazolium chloride, 1-allyl-3-methylimidazolium chloride and mixtures thereof.
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may contain at least one pyrrolidine in formula (2):
  • R 1 and R 12 each independently represent a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl,
  • Hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl, and
  • R 13 to R 16 each independently represent hydrogen or a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example hydrogen , Methyl, ethyl, n -propyl, i -propyl, n -butyl, i -butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl.
  • R1 may be methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl, R 12 is methyl, and R 13 to R 16 are hydrogen. For example, it may be about
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may contain at least one pyrrolidinium ion of the general formula (3):
  • R 21 is a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example methyl, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl, and
  • R 22 to R 2 6 are each independently hydrogen or a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, hydrogen , Methyl, ethyl, n -propyl, i -propyl, n -butyl, i -butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl.
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may contain at least one piperide and formula (4):
  • R 31 and R 32 each independently represent a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl,
  • Hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, methyl, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl , and
  • R 33 to R 37 are each independently of one another hydrogen or a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, Aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or Methoxyethyl, stand.
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may comprise at least one morpholinium ion of the general formula (5):
  • R 41 and R 42 each independently represent a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl,
  • Hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, methyl, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl , and
  • R 43 to R 46 each independently represent hydrogen or a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl, hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group of 1 to 20 carbon atoms, for example hydrogen , Methyl, ethyl, n -propyl, i -propyl, n -butyl, i -butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl.
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may contain at least one ammonium ion of the general formula (6):
  • R 51 to R 54 each independently represent a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl,
  • Hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, methyl, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl ,
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may contain at least one phosphonium ion of the general formula (7):
  • R. 61 to R 64 each independently represent a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl,
  • Hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, methyl, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl ,
  • the ionic liquid or mixtures of ionic liquids may contain at least one sulfonium ion of the general formula (8):
  • R 71 to R 73 each independently represent a substituted or unsubstituted, halogenated or non-halogenated alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, alkaryl, aralkyl,
  • Hydroxyalkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, methyl, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, hexyl, octyl, tetradecyl, benzyl, allyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl or methoxyethyl ,
  • the electrolyte comprises at least one inorganic salt (conductive salt).
  • the electrolyte may comprise sodium bisulfate and / or ammonium sulfate, especially sodium bisulfate.
  • the electrolyte may comprise from> 0.5 wt% to ⁇ 50 wt%, more preferably from> 1 wt% to ⁇ 15 wt%, based on the total weight of the electrolyte, of inorganic salts. In particular, this gives the sum of the constituents of the electrolyte, for example, inorganic salts and water and / or ionic
  • the electrolyte comprises at least one inorganic base.
  • the electrolyte may comprise at least one alkali hydroxide, in particular potassium hydroxide.
  • the electrolyte comprises at least one inorganic acid.
  • the electrolyte comprises at least one inorganic acid.
  • the electrolyte may comprise at least one organic acid.
  • the electrolyte may comprise at least one carboxylic acid.
  • the electrolyte comprises at least one alcohol.
  • the electrolyte may include ethanol and / or methanol, especially ethanol.
  • the electrolyte may be from> 0.5 wt% to ⁇ 99.5 wt%, more preferably from> 5 wt% to ⁇ 25 wt%, based on the
  • the electrolyte can be from> 0.5% by weight to ⁇ 99.5% by weight, in particular from> 75% by weight to ⁇ 95% by weight, of water and of> 0.5% by weight. % to ⁇ 99.5 wt .-%, in particular of
  • the electrolyte may comprise at least one CH-acidic organic compound.
  • the electrolyte may comprise at least one enolizable carbonyl compound, acetylene and / or cyclopentadiene.
  • a further subject of the present invention is a semiconductor layer, for example a silicon-comprising layer, in particular a silicon layer, which is obtainable or treated by a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section through an electrolysis apparatus for
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows that in an electrolysis apparatus the semiconductor layer 1 to be passivated is connected as a cathode.
  • FIG. 1 illustrates that the semiconductor layer is completely immersed in an electrolyte 2 comprising a proton source. Furthermore, the
  • Electrolysis apparatus an anode 3.
  • Figure 1 also shows that the cathode 1 and the anode 2 are arranged parallel to each other and have the same size electrode surfaces.
  • FIG. 2 shows IR spectra of a silicon layer before (A) and after (B) carrying out the method according to the invention, the absorption coefficient being plotted on the y-axis and the wavenumber being plotted on the x-axis.
  • the silicon layer was produced by dropping 4 drops of a formulation of 0.3 ml of oligomerized H-silane and 0.05 ml of cyclopentasilane in 0.25 ml of cyclooctane onto a silicon dioxide wafer having a layer thickness of 200 nm and then by spin-coating distributed at 4000 rpm on the wafer. In this way, a film was obtained which was subsequently heat-treated at 500 ° C for 60 seconds into a silicon layer was converted.
  • the resulting silicon layer had a layer thickness of 121 nm.
  • the IR spectrum A was measured.
  • 100 ml of a mixture of 99.2 wt .-% butylmethylpyrrolidinium bis (trifluoromrthylsulfonyl) imide and 0.8 wt .-% water as a proton sources comprehensive electrolyte were presented.
  • a platinum electrode electrode area: 4 cm 2
  • the previously prepared silicon layer electrode area: 4 cm 2
  • the electrode distance was 2 cm.
  • the power source used was the potentiostat Zahner IM6ex.

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserstoffpassivierung von Halbleiterschichten, wobei die zu passivierende Halbleiterschicht (1) elektrochemisch passiviert wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere die zu passivierende Halbleiterschicht (1) als Kathode in eine Elektrolyseapparatur mit einer Anode (3) und einem, eine Protonenquelle enthaltenden Elektrolyten (2) eingesetzt werden und eine Elektrolysespannung an die Halbleiterschicht (1) und die Anode (3) angelegt werden. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Halbleiterschichten.

Description

Verfahren zur elektrochemischen Wasserstoffpassivierung von Halbleiterschichten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserstoffpassivierung von Halbleiterschichten sowie entsprechend passivierte Halbleiterschichten.
Halbleiterschichten können in Abhängigkeit von dem eingesetzten Herstellungsverfahren so genannte offene Bindungen (Englisch: dangling bonds) in der Halbleiterstruktur aufweisen. Dadurch können jedoch die Halbleitereigenschaften verschlechtert werden. Im Fall von
Solarzellen kann dies zu einer Verringerung des lichtinduzierten Ladungstransportes führen. Um die Halbleitereigenschaften zu verbessern beziehungsweise um offenen Bindungen mit Wasserstoffatomen zu sättigen, kann in die Halbleiterschicht, insbesondere nach der
Herstellung der Schicht, Wasserstoff eingetragen werden, was als Wasserstoffpassivierung bezeichnet wird. In der Literatur sind einige Verfahren zur Wasserstoffpassivierung von Siliziumschichten beschrieben:
Die Druckschrift US 5,169,791 beschreibt eine Wasserstoffpassivierung von Silizium durch eine thermische Behandlung bei 250 °C bis 500 °C.
Die Druckschrift US 5,304,509 offenbart, dass ein Siliziumsubstrat dadurch passiviert werden kann, dass das Siliziumsubstrat zuerst mit einem Wasserstoffionenstrahl behandelt und anschließenden mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird. Die Druckschriften US 4,835,006 und US 4,343,830 beschreiben, dass eine
Wasserstoffpassivierung durch Plasmaverfahren erzielt werden kann.
In der Druckschrift DE19652471 wird eine lonenquelle zur Passivierung eingesetzt. Es wird die Wasserstoffeinlagerung im Hochvakuum beschrieben.
Verfahren zur elektrochemischen Passivierung in einer Halbleiterschicht werden in der Literatur nicht beschrieben. In der Druckschrift DE 19510852 wird ein Verfahren zur elektrochemischen Oberflächenbehandlung beschrieben, wobei eine Silizium-Oberfläche als Anode eingesetzt wird, das Verfahren entspricht also einer anodischen Oxidation. Zusätzlich soll dabei die Silizium-Oberfläche durch elektrochemisches Ätzen geglättet werden. Mit dem genannten Verfahren wird nur die Oberfläche der Schicht verändert.
In der Druckschrift DE 10130801 wird ebenfalls eine elektrochemische Passivierung der Oberfläche beschrieben. Dabei wird organisches Material elektrochemisch auf der Oberfläche der Silizium-Schicht abgeschieden. Die dünne organische Schutzschicht kann nachteilig für die korrekte Wirkungsweise einer Solarzelle sein, insbesondere wenn sich die Schicht durch thermische Belastung zersetzt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Wasserstoffpassivierung von Halbleiterschichten, wobei die zu passivierende Halbleiterschicht elektrochemisch passiviert wird.
Unter Wasserstoffpassivierung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei die Absättigung offener Bindungen an der Oberfläche und innerhalb der Halbleiterschicht verstanden.
Unter einer Halbleiterschicht kann dabei insbesondere eine Schicht verstanden werden, welche mindestens einen Elementhalbleiter, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Si, Ge, α-Sn, C, B, Se, Te und Mischungen davon, und/oder mindestens einen
Verbindungshalbleiter, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus IV-IV- Halbleitern, wie SiGe, SiC, Ill-V-Halbleitern, wie GaAs, GaSb, GaP, InAs, InSb, InP, InN, GaN, AIN, AIGaAs, InGaN, oxidischen Halbleitern, wie InSnO, InO, ZnO, Il-Vl-Halbleitern, wie ZnS, ZnSe, ZnTe, Ill-Vl-Halbleitern, wie GaS, GaSe, GaTe, InS, InSe, InTe, l-l Il-Vl-Halbleitern, wie CulnSe2, CulnGaSe2, CulnS2, CulnGaS2, und Mischungen davon, umfasst oder daraus besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine Wasserstoffpassivierung von Halbleiterschichten in einer einfachen Anlage und bei Temperaturen von unter 250 °C, beispielsweise bei Raumtemperatur, erzielt werden kann. So kann vorteilhafterweise wiederum auf ein Vakuum, eine Nachbehandlung bei hohen Temperaturen, Bestrahlung und/oder Plasmabehandlung verzichtet und die daraus resultierenden Kosten vermieden werden.
Die zu passivierende Halbleiterschicht wird vorzugsweise mittels einer Elektrolyse in einem flüssigen Elektrolyten elektrochemisch passiviert. Vorzugsweise wird die zu passivierende Halbleiterschicht bei der Elektrolyse als Kathode geschaltet. So kann vorteilhafterweise die Bildung einer Oxidschicht vermieden werden.
Vorzugsweise umfasst der Elektrolyt dabei eine Protonenquelle.
Unter einer Protonenquelle kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Verbindung verstanden werden, welche mindestens ein Proton abspalten beziehungsweise in mindestens ein Proton und mindestens ein Gegenion dissoziieren kann.
Zum Beispiel kann die Protonenquelle grundsätzlich ausgewählt sein, aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, anorganischen Säuren, wie Salzsäure, organischen Säuren, wie Carbonsäuren, Alkoholen, wie Ethanol, CH-aciden organischen Verbindungen, wie
enolisierbaren Carbonylverbindungen, Acetylen, Cyclopentadien, und Mischungen davon.
Dabei kann unter einer CH-aciden organischen Verbindung insbesondere eine organische Verbindung verstanden werden, welche ein an ein Kohlenstoffatom gebundenes
Wasserstoffatom als Proton abgeben kann.
Vorzugsweise wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Protonenquelle eingesetzt, deren Gegenion anodisch oxidierbar ist.
Im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die
Elektrolysespannung derart angelegt, dass an der Halbleiterschicht Protonen, insbesondere der Protonenquelle, reduziert werden und/oder Wasserstoff gebildet wird. Insbesondere können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Protonen der Protonenquelle an der
Halbleiterschicht zu Wasserstoff reduziert und die Gegenionen der Protonenquelle an der Anode, beispielsweise zu Sauerstoff, oxidiert werden. Ohne an eine spezielle Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass der Reaktionsmechanismus bei der
erfindungsgemäßen Wasserstoffpassivierung darauf beruht, dass bei der Reduktion der Protonen zu Wasserstoff Wasserstoffatome nicht nur an der Oberfläche sondern auch in die Halbleiterschicht eingelagert werden können und dabei die offenen Bindungen (Englisch:
dangling bonds) mit Wasserstoffatomen gesättigt werden können. Insbesondere kann zwischen der Halbleiterschicht als Kathode (negative Elektrode) und einer Anode (positive Elektrode) eine Spannung von größer oder gleich 100 mV, beispielsweise von größer oder gleich 1 V, zum Beispiel von 4 V, angelegt werden. Zum Beispiel kann zwischen der Halbleiterschicht als Kathode (negative Elektrode) und der Anode (positive Elektrode) eine Spannung in einem Bereich von > 1 V bis < 500 V angelegt werden. Bei der Elektrolyse der Protonenquelle kann sich beispielsweise ein kathodischer Strom von weniger als 1 mA, beispielsweise ein Strom im Nanoamperebereich, einstellen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Protonenquelle Wasser. Insbesondere kann die Protonenquelle Wasser sein. Wasser ist vorteilhafterweise günstig, weist ein anodisch oxidierbares Gegenion auf und kann
rückstandslos zu Wasserstoff und Sauerstoff umgesetzt werden. Beispielsweise kann der Elektrolyt von > 0 Gew.-% bis < 100 Gew.-%, insbesondere von > 0,3 Gew.-% bis < 99,5 Gew.- % an Wasser, bezogen auf das Gesamtvolumen des Elektrolyten, und/oder von > 0 Vol.-% bis < 100 Vol.-%, insbesondere von > 0,5 Vol.-% bis < 99,5 Vol.-% an Wasser, bezogen auf das Gesamtvolumen des Elektrolyten, umfassen. Insbesondere ergibt dabei die Summe der Bestandteile des Elektrolyten, beispielsweise Wasser und ionischen Flüssigkeiten und/oder anorganischen Salzen und/oder Alkoholen, 100 Gewichtsprozent beziehungsweise
Volumenprozent.
Vorzugsweise umfasst der Elektrolyt dabei keine Kationen, die ein positives Standardpotential aufweisen. Da Wasserstoff per Definition ein Standardpotential von null aufweist, kann auf diese Weise vermieden werden, dass an der Halbleiterschicht andere Bestandteile des Elektrolyten als Protonen reduziert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das
Verfahren die Verfahrensschritte:
Einsetzen der zu passivierenden Halbleiterschicht als Kathode in eine
Elektrolyseapparatur mit einer Anode und einem, eine Protonenquelle enthaltenden Elektrolyten, und
Anlegen einer Elektrolysespannung an die Halbleiterschicht und die Anode.
Vorzugsweise wird die Halbleiterschicht vollständig in den Elektrolyten eingetaucht. Auf diese Weise kann die Gleichmäßigkeit der Wasserstoffpassivierung erhöht werden
Bei der zu passivierenden Halbleiterschicht kann es sich insbesondere um eine durch thermische Behandlung und/oder ultraviolette Bestrahlung, insbesondere einer
Siliziumvorstufenschicht hergestellte Halbleiterschicht handeln. Die Halbleiterschicht kann eine Schichtdicke in einem Bereich von > 1 nm bis < 5000 nm, beispielsweise von > 10 nm bis < 2000 nm, zum Beispiel von etwa > 50 nm bis etwa < 300 nm, aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die zu passivierende Halbleiterschicht eine Silizium umfassende Schicht, insbesondere eine Siliziumschicht. Diese Schichten lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut passivieren. Die Schicht kann beispielsweise eine, auf einem Siliziumdioxid beschichteten Siliziumwafer ausgebildete Schicht sein. Die Schicht kann insbesondere durch thermische Behandlung und/oder ultraviolette Bestrahlung einer Siliziumvorstufe (Siliziumprecursor) hergestellt werden. Beispielsweise kann die Siliziumschicht durch thermische Behandlung und/oder ultraviolette Bestrahlung einer, mindestens ein oligomerisiertes Silan umfassenden Schicht hergestellt werden. Dabei kann die Siliziumvorstufen-Schicht beispielsweise durch verschiedene Beschichtungsmethoden, wie Rolle-zu Rolle-Beschichtung (R2R-Beschichtung), Schlitzdüsenbeschichtung (Englisch: Slot Die), Sprühbeschichtung und Rotationsbeschichtung (Englisch: Spin Coating) ausgebildet werden. Die thermische Behandlung kann dabei beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 200 °C bis 1000 °C für einige Sekunden bis Stunden durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die thermische Behandlung und/oder ultraviolette Bestrahlung nicht länger als 30 min durchgeführt. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt: Nachführen der verbrauchten
Protonenquellenmenge während der Elektrolyse. Auf diese Weise kann ebenfalls die
Gleichmäßigkeit der Wasserstoffpassivierung erhöht werden. Mit anderen Worten, die während der Elektrolyse verbrauchte Protonenquellenmenge wird im Rahmen dieser Ausführungsform durch Zugabe einer entsprechenden Protonenquellenmenge ersetzt. Dies kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Vorzugsweise wird die Protonenquellenmenge kontinuierlich nachgeführt.
Die Elektrolyse kann insbesondere bei einer Temperatur innerhalb des Flüssigkeitsbereichs des Elektrolyten durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Elektrolyse bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 5 °C bis zur Verdampfungstemperatur des am niedrigsten siedenden Bestandteil des Elektrolyten durchführt werden. Dabei ist es möglich die Elektrolyse bei Raumtemperatur, insbesondere 20-30 °C, und Atmosphärendruck, insbesondere etwa 1 atm, durchzuführen. Dies hat den Vorteil, dass Beheizungskosten vermieden werden können. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren bei einer Temperatur > 25 °C bis < 500 °C oder < 400 °C, insbesondere von > 25 °C bis < 250 °C, beispielsweise von > 50 °C bis < 200 °C, zum Beispiel von > 50 °C bis < 100 °C, durchgeführt. Dadurch kann
vorteilhafterweise die Verfahrensdauer verringert und die Durchlaufrate erhöht werden. Durch eine Verringerung der Verfahrensdauer können wiederum Kosten gesenkt werden, welche Beheizungskosten ausgleichen können. Um die Verdampfungstemperatur des Elektrolyten beziehungsweise der Protonenquelle, insbesondere Wasser, zu erhöhen, kann das Verfahren bei einem höheren Druck als Atmosphärendruck (1 atm) durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird der Elektrolyt während der Elektrolyse gerührt. Auf diese Weise kann ebenfalls die Gleichmäßigkeit der Wasserstoffpassivierung erhöht werden.
Die Elektrolyse kann mindestens 30 Minuten, beispielsweise mindestens 1 Stunde, zum Beispiel 12 Stunden, lang durchgeführt werden.
Vorzugsweise sind die Kathode und die Anode parallel zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann ebenfalls die Gleichmäßigkeit der Wasserstoffpassivierung erhöht werden. Dabei können die Kathode und die Anode insbesondere gleich große Elektrodenflächen aufweisen. Der Elektrodenabstand kann dabei in einem Bereich von > 200 μηι bis < 80 mm, beispielsweise von > 3 mm bis < 20 mm, zum Beispiel von 2 cm, liegen. Die Anode ist vorzugsweise aus einem möglichst inerten Anodenmaterial, beispielsweise Platin, ausgebildet.
Grundsätzlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich Wasser als Elektrolyten einzusetzen.
Vorzugsweise weist der Elektrolyt eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 1 mS/cm, insbesondere von mindestens 5 mS/cm, beispielsweise von mindestens 10 mS/cm, auf. Um die Leitfähigkeit zu erhöhen, kann der Elektrolyt neben der Protonenquelle mindestens eine weitere Verbindung umfassen, welche teilweise oder vollständig in Ionen dissoziieren kann.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Elektrolyt eine wässrige Lösung oder eine Wasser umfassende Emulsion, welche mindestens eine Verbindung umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus ionischen Flüssigkeiten, organischen Salzen, anorganischen Salzen (Leitsalzen),
anorganischen Basen, anorganischen Säuren, Alkoholen, wie Ethanol, organischen Säuren, wie Carbonsäuren, organischen Basen, CH-aciden organischen Verbindungen, wie
enolisierbaren Carbonylverbindungen, Acetylen, Cyclopentadien, und Mischungen davon.
Dabei kann unter einer Wasser umfassenden Emulsion sowohl eine Emulsion verstanden werden, welche hauptsächlich Wasser aufweist, als auch eine Emulsion verstanden werden, bei der Wasser nur einen Nebenbestandteil darstellt.
Unter einer ionischen Flüssigkeit kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Salz verstanden werden, welches bereits bei Temperaturen unter 100 °C flüssig ist
beziehungsweise schmilzt. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Elektrolyt mindestens eine ionische Flüssigkeit. Ionische Flüssigkeiten haben sich als vorteilhaft erwiesen, um die Bildung einer Oxidschicht zu unterdrücken. Zudem weisen die meisten ionische Flüssigkeiten vorteilhafterweise nur einen geringen Dampfdruck auf und sind schlecht oder nicht entflammbar. Aus diesen Gründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Elektrolyt als Hauptbestandteil eine ionische Flüssigkeit oder eine Mischung ionischer
Flüssigkeiten umfasst. Vorzugsweise umfasst der Elektrolyt von > 0,5 Gew.-% bis < 99,7 Gew.- %, insbesondere von > 50 Gew.-% bis < 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyten, und/oder > 0,5 Vol.-% bis < 99,5 Vol.-%, insbesondere von > 50 Vol.-% bis
< 99,3 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Elektrolyten, an ionischen Flüssigkeiten. Insbesondere ergibt dabei die Summe der Bestandteile des Elektrolyten, beispielsweise ionischen Flüssigkeiten und Wasser und/oder anorganischen Salzen und/oder Alkoholen, 100 Gewichtsprozent beziehungsweise Volumenprozent. Beispielsweise kann der Elektrolyt von
> 0,3 Gew.-% bis < 99,5 Gew.-%, insbesondere von > 0,5 Gew.-% bis < 50 Gew.-%, an Wasser und von > 0,5 Gew.-% bis < 99,7 Gew.-%, insbesondere von > 50 Gew.-% bis < 99,5 Gew.-%, ionischen Flüssigkeiten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyten umfassen, wobei die Summe von Wasser und ionischen Flüssigkeiten 100 Gewichtsprozent ergibt, und/oder von
> 0,5 Vol.-% bis < 99,5 Vol.-%, insbesondere von > 0,7 Vol.-% bis < 50 Vol.-%, an Wasser und von > 0,5 Vol.-% bis < 99,5 Vol.-%, insbesondere von > 50 Vol.-% bis < 99,3 Vol.-%, an ionischen Flüssigkeiten, bezogen auf das Gesamtvolumen des Elektrolyten umfassen, wobei die Summe von Wasser und ionischen Flüssigkeiten 100 Volumenprozent ergibt.
Vorzugsweise weist die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 1 mS/cm, insbesondere von mindestens 5 mS/cm, beispielsweise von mindestens 10 mS/cm, auf.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten eine elektrische Leitfähigkeit in einem Bereich von > 10 mS/cm < 20 mS/cm auf. Eine derartige Leitfähigkeit hat sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft erwiesen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten eine Viskosität von weniger als 50 mPa-s, insbesondere gemessen mit einem Rotationsviskosimeter, auf. Eine derartige Viskosität hat sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft erwiesen.
Vorzugsweise weist die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten eine Schmelztemperatur unterhalb von 50 °C, insbesondere unterhalb von 25 °C oder 20 °C, auf. Insbesondere kann die ionische Flüssigkeit oder die Mischung von ionischen Flüssigkeiten einen Flüssigkeitsbereich von -50 °C bis 500 °C oder 400 °C, beispielsweise von -40 °C bis 350 °C, zum Beispiel von -30 °C bis 300 °C aufweisen. Vorzugsweise weist die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten eine Zersetzungstemperatur von größer 200 °C, insbesondere 250 °C, auf.
Eine verwendbare ionische Flüssigkeit kann lediglich ein Kation und ein Anion, oder mehrere verschiedene Kationen und/oder Anionen aufweisen. Insbesondere kann eine ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten eingesetzt werden, welche mindestens ein Kation und mindestens ein Anion umfassen.
Vorzugsweise wird eine ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten eingesetzt, welche mindestens ein organisches und/oder anorganisches Kation und mindestens ein organisches und/oder anorganisches Anion umfasst. Besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten eingesetzt, welche ein weites elektrochemisches Potentialfenster und eine gute Leitfähigkeit aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Anion, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Halogeniden, Nitrat, Sulfonaten, Imiden, Sulfaten, Tosylaten, Carboxylaten, Boraten, Phosphaten, Phosphinaten, Aluminaten,
Thiocyanat, Isothiocyanat, Dicyanamid, Tricyanomethid, Amiden, Antimonaten, Arsenaten und Mischungen davon.
Insbesondere kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Anion umfassen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Chlorid, Bromid, lodid, Fluorid, Nitrat, Alkyl- und Arylsulfonaten, wie Methansulfonat, insbesondere perfluorierte Alkyl- und Arylsulfonaten, wie Trifluormethansulfonat (Triflat) oder Perfluorbutansulfonat, Polyethersulfonaten, Bis(perfluoralkylsulfonyl)imiden, wie
Bis(trifluormethylylsulfonyl)imid, Bis(perfluoralkylsulfonyl)amiden, Sulfat, Hydrogensulfat, Alkylsulfaten, wie Methyl- , Ethyl-, n-Propyl-, n-Butyl, n-Hexyl-, Octyl- oder 2-(2- Methoxyethoxy)ethylsulfat, Tosylat, Alkyl- und Arylcarboxylaten, wie Acetat, insbesondere perfluorierten Alkyl- und Arylcarboxylaten, wie Trifluoracetat, Tetrafluoroborat, Tetracyanoborat, Bis[oxalato(2-)]borat, Hexafluorophosphat, Fluoralkylphosphaten, Alkylphosphaten,
Tetrachloroaluminat, Heptachloroaluminat, Thiocyanat, Isothiocyanat, Dicyanamid und
Tricyanomethid.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Anion, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Chlorid, Bromid, lodid, Fluorid, Nitrat, Alkyl- und Arylsulfonaten, wie Methansulfonat, insbesondere perfluorierte Alkyl- und Arylsulfonaten, wie Trifluormethansulfonat (Triflat), Bis(perfluoralkylsulfonyl)imiden, wie
Bis(trifluormethylylsulfonyl)imid, und Alkyl- und Arylcarboxylaten, wie Acetat, insbesondere perfluorierten Alkyl- und Arylcarboxylaten, wie Trifluoracetat, insbesondere Chlorid, Nitrat, Trifluormethansulfonat und Acetat.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Kation, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Imidazolium-Ionen, Pyrrolidinium-Ionen, Pyridinium-Ionen, Piperidinium-Ionen, Guanidinium-Ionen, Uronium-Ionen, Thiouronium-Ionen, Morpholinium-Ionen, Ammonium-Ionen, Phosphonium-Ionen, Sulfonium-Ionen, Pyrazolium- lonen, Tetrazolium-Ionen, Thiophenium-Ionen, Trazolium-Ionen und Quinolinium-Ionen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Kation, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Imidazolium-Ionen und Pyrrolidinium-Ionen, insbesondere Imidazolium-Ionen.
Insbesondere kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Imidazolium-Ion der ):
Figure imgf000012_0001
umfassen, wobei
und R3 jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-,
Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen, und
R2, R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen.
Insbesondere können dabei für Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, R3 für Methyl, und R2, R4 und R5 für Wasserstoff stehen. Vorzugsweise ist die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten ausgewählt, aus der Gruppe, bestehend aus 1-Ethyl-3-methylimidazolium-trifluoromethanesulfonat, 1-Ethyl- 3-methylimidazolium-nitrat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium-acetat, 1-Butyl-3-methylimidazolium- chlorid, 1-Allyl-3-methylimidazolium-chlorid und Mischungen davon.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Pyrrolidi inen Formel (2):
Figure imgf000013_0001
umfassen, wobei
RH und R12 jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-,
Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen, und
R13 bis R16 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen.
Insbesondere können dabei R1 1 für Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, R12 für Methyl, und R13 bis R16 für Wasserstoff stehen. Zum Beispiel kann es sich dabei um
Butylmethylpyrrolidinium handeln.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Pyrrolidinium-Ion der allgemeinen Formel (3):
Figure imgf000014_0001
umfassen, wobei
R21 für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, steht, und
R22 bis R26 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Piperid en Formel (4):
Figure imgf000014_0002
umfassen, wobei
R31 und R32 jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-,
Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen, und
R33 bis R37 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Morpholinium-Ion der allgemeinen Formel (5):
Figure imgf000015_0001
umfassen, wobei
R41 und R42 jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-,
Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen, und
R43 bis R46 jeweils unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Ammonium-Ionen der allgemeinen Formel (6):
Figure imgf000015_0002
umfassen, wobei
R51 bis R54 jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-,
Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen. Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Phosphonium-Ionen der allgemeinen Formel (7):
Figure imgf000016_0001
umfassen, wobei
R.61 bis R64 jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-,
Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann die ionische Flüssigkeit oder Mischungen ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Sulfonium-Ionen der allgemeinen Formel (8):
R73\ +/R72
I
R71
umfassen, wobei
R71 bis R73 jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte, halogenierte oder nicht halogenierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-,
Hydroxyalkyl- oder Alkoxyalkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, Hexyl, Octyl, Tetradecyl, Benzyl, Allyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl oder Methoxyethyl, stehen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Elektrolyt mindestens ein anorganisches Salz (Leitsalz). Beispielsweise kann der Elektrolyt Natriumhydrogensulfat und/oder Ammoniumsulfat, insbesondere Natriumhydrogensulfat, umfassen. Zum Beispiel kann der Elektrolyt von > 0,5 Gew.-% bis < 50 Gew.-%, insbesondere von > 1 Gew.-% bis < 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyten, an anorganischen Salzen umfassen. Insbesondere ergibt dabei die Summe der Bestandteile des Elektrolyten, beispielsweise anorganischen Salzen und Wasser und/oder ionischen
Flüssigkeiten und/oder Alkoholen, 100 Gewichtsprozent. Beispielsweise kann der Elektrolyt von > 99,5 Gew.-% bis < 50 Gew.-%, insbesondere von > 99 Gew.-% bis < 85 Gew.-%, an Wasser und von > 0,5 Gew.-% bis < 50 Gew.-%, insbesondere von > 1 Gew.-% bis < 15 Gew.-%, an anorganischen Salzen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyten umfassen, wobei die Summe von Wasser und anorganischen Salzen 100 Gewichtsprozent ergibt. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Elektrolyt mindestens eine anorganische Base. Beispielsweise kann der Elektrolyt mindestens ein Alkalihydroxid, insbesondere Kaliumhydroxid, umfassen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Elektrolyt mindestens eine anorganische Säure. Beispielsweise kann der Elektrolyt
Schwefelsäure und/oder Salzsäure umfassen.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Elektrolyt mindestens eine organische Säure umfassen. Beispielsweise kann der Elektrolyt mindestens eine Carbonsäure umfassen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Elektrolyt mindestens einen Alkohol. Beispielsweise kann der Elektrolyt Ethanol und/oder Methanol, insbesondere Ethanol, umfassen. Zum Beispiel kann der Elektrolyt von > 0,5 Gew.-% bis < 99,5 Gew.-%, insbesondere von > 5 Gew.-% bis < 25 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Elektrolyten, und/oder > 0,5 Vol.-% bis < 99,7 Vol.-%, insbesondere von
> 50 Vol.-% bis < 99,5 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Elektrolyten an Alkoholen umfassen. Insbesondere ergibt dabei die Summe der Bestandteile des Elektrolyten, beispielsweise Alkoholen und Wasser und/oder ionischen Flüssigkeiten und/oder
anorganischen Salzen, 100 Gewichtsprozent beziehungsweise Volumenprozent. Beispielsweise kann der Elektrolyt von > 0,5 Gew.-% bis < 99,5 Gew.-%, insbesondere von > 75 Gew.-% bis < 95 Gew.-%, an Wasser und von > 0,5 Gew.-% bis < 99,5 Gew.-%, insbesondere von
> 5 Gew.-% bis < 25 Gew.-%, an Alkoholen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyten umfassen, wobei die Summe von Wasser und Alkoholen 100 Gewichtsprozent ergibt, und/oder von > 0,3 Vol.-% bis < 99,5 Vol.-%, insbesondere von > 0,5 Vol.-% bis < 50 Vol.-%, an Wasser und von > 0,5 Vol.-% bis < 99,7 Vol.-%, insbesondere von > 50 Vol.-% bis < 99,5 Vol.-%, an
Alkoholen, bezogen auf das Gesamtvolumen des Elektrolyten umfassen, wobei die Summe von Wasser und Alkoholen 100 Volumenprozent ergibt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Elektrolyt mindestens eine CH-acide organische Verbindung umfassen. Beispielsweise kann der Elektrolyt mindestens eine enolisierbare Carbonylverbindung, Acetylen und/oder Cyclopentadien umfassen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleiterschicht, beispielsweise eine Silizium umfassende Schicht, insbesondere eine Siliziumschicht, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich beziehungsweise behandelt ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Elektrolyseapparatur zur
Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 2 IR-Spektren zur Veranschaulichung des, durch das erfindungsgemäße Verfahren
erzielten Effekts.
Figur 1 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figur 1 zeigt, dass in einer Elektrolyseapparatur die zu passivierende Halbleiterschicht 1 als Kathode geschaltet wird. Figur 1 illustriert, dass dabei die Halbleiterschicht vollständig in einen, eine Protonenquelle umfassenden Elektrolyten 2 eintaucht. Weiterhin umfasst die
Elektrolyseapparatur eine Anode 3. Figur 1 zeigt zudem, dass die Kathode 1 und die Anode 2 parallel zueinander angeordnet sind und gleichgroße Elektrodenflächen aufweisen.
Figur 2 zeigt IR-Spektren einer Siliziumschicht vor (A) und nach (B) der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei auf der y-Achse der Absorptionskoeffizient und auf der x-Achse die Wellenzahl aufgetragen ist. Die Siliziumschicht wurde dabei dadurch hergestellt, dass 4 Tropfen einer Formulierung aus 0,3 ml oligomerisiertem H-Silan und 0,05 ml Cyclopentasilan in 0,25 ml Cyclooctan auf einen Siliziumdioxid-Wafer mit einer Schichtdicke von 200 nm aufgetropft wurden und anschließend durch Rotationsbeschichten bei 4000 U/min auf dem Wafer verteilt wurden. Auf diese Weise wurde ein Film erhalten, welcher nachfolgend durch eine thermische Behandlung bei 500 °C für 60 Sekunden in eine Siliziumschicht konvertiert wurde. Die erhaltene Siliziumschicht wies eine Schichtdicke von 121 nm auf. An der so erhaltenen Siliziumschicht wurde das IR-Spektrum A gemessen. In einem Becherglas wurden 100 ml einer Mischung aus 99,2 Gew.-% Butylmethylpyrrolidinium bis(trifluoromrthylsulfonyl)imid und 0,8 Gew.-% Wasser als Protonenquellen umfassender Elektrolyt vorgelegt. In dem Elektrolyten wurde eine Platinelektrode (Elektrodenfläche: 4 cm2) als Anode und die zuvor hergestellte Siliziumschicht (Elektrodenfläche: 4 cm2) als Kathode geschaltet. Der Elektrodenabstand betrug 2 cm. Als Stromquelle wurde der Potentiostat Zahner IM6ex eingesetzt. In der Software wurde eine 2-Elektrodenanordnung mit Puffer gewählt. Die Platinanode und die Siliziumkathode wurden mit einer Spannung von 4 Volt beaufschlagt. Dabei stellte sich ein Strom von < 1 mA ein. Die Versuchsdauer betrug 48 Stunden. Die Elektrolyse wurde bei Raumtemperatur (25 °C) durchgeführt, wobei der Elektrolyt mit einem Magnetrührer bei geringer Drehzahl gerührt wurde. An der auf diese Weise erhaltenen, Wasserstoff passivierten Siliziumschicht wurde das IR-Spektrum B gemessen.
Ein Vergleich der IR-Spektren A und B, insbesondere der Peaks bei einer Wellenzahl von 2000 cm"1 , zeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren Wasserstoff in die Siliziumschicht eingelagert wurde.

Claims

Patentansprüche:
1 Verfahren zur Wasserstoffpassivierung von Halbleiterschichten, wobei die zu
passivierende Halbleiterschicht (1) elektrochemisch passiviert wird.
2 Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend die Verfahrensschritte:
Einsetzen der zu passivierenden Halbleiterschicht (1) als Kathode in eine Elektrolyseapparatur mit einer Anode (3) und einem, eine Protonenquelle enthaltenden Elektrolyten (2), und
Anlegen einer Elektrolysespannung an die Halbleiterschicht (1) und die Anode (3).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Protonenquelle Wasser umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Elektrolysespannung derart angelegt wird, dass an der Halbleiterschicht (1) Protonen, insbesondere der Protonenquelle, reduziert werden und/oder Wasserstoff gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zu passivierende
Halbleiterschicht (1) eine Silizium umfassende Schicht, insbesondere eine
Siliziumschicht, ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren bei einer Temperatur von > 25 °C bis < 500 °C, insbesondere von > 25 °C bis < 250 °C, durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Verfahren weiterhin den
Verfahrensschritt:
Nachführen der verbrauchten Protonenquellenmenge während der Elektrolyse, umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Elektrolyt eine wässrige Lösung oder eine Wasser umfassende Emulsion ist, welche mindestens eine Verbindung umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus ionischen Flüssigkeiten, organischen Salzen, anorganischen Salzen (Leitsalzen), anorganischen Basen, anorganischen Säuren, Alkoholen, organischen Säuren, organischen Basen, CH-aciden organischen Verbindungen und Mischungen davon.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der Elektrolyt
mindestens eine ionische Flüssigkeit, und/oder
mindestens ein anorganisches Salz, und/oder
mindestens eine anorganische Base, und/oder
mindestens eine anorganische Säure, und/oder
mindestens einen Alkohol,
umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten eine elektrische Leitfähigkeit in einem Bereich von > 10 mS/cm
< 20 mS/cm, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten eine Viskosität von weniger als 50 mPa-s aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten mindestens
ein Anion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Halogeniden, Nitrat, Sulfonaten, Imiden, Sulfaten, Tosylaten, Carboxylaten, Boraten, Phosphaten, Phosphinaten, Aluminaten, Thiocyanat, Isothiocyanat, Dicyanamid, Tricyanomethid, Amiden, Antimonaten, Arsenaten und Mischungen davon, und mindestens ein Kation, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Imidazolium- lonen, Pyrrolidinium-Ionen, Pyridinium-Ionen, Piperidinium-Ionen, Guanidinium- lonen, Uronium-Ionen, Thiouronium-Ionen, Morpholinium-Ionen, Ammonium- Ionen, Phosphonium-Ionen, Sulfonium-Ionen, Pyrazolium-Ionen, Tetrazolium- lonen, Thiophenium-Ionen, Trazolium-Ionen und Quinolinium-Ionen, umfasst.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die ionische Flüssigkeit oder die Mischung ionischer Flüssigkeiten mindestens ein Anion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Chlorid, Bromid, lodid, Fluorid, Nitrat, Alkyl- und Arylsulfonaten, Bis(perfluoralkylsulfonyl)imiden und Alkyl- und Arylcarboxylaten, insbesondere Chlorid, Nitrat, Trifluormethansulfonat und Acetat, und
mindestens ein Kation, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Imidazolium- lonen und Pyrrolidinium-Ionen, insbesondere Imidazolium-Ionen,
Halbleiterschicht, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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