Instrumentación

 

Multitarget system for growth of thin films by pulsed laser deposition

 

M. Herrera,^1* R. Castro-Rodríguez,¹ O. Gómez,¹ V. Rejón,¹ P. Bartolo-Pérez,¹ S. Barkun,² A. Martel,^2,3 and J.L. Peña^1,3

 

¹ Departamento de Física Aplicada, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados Instituto Politécnico Nacional, Unidad Mérida. Apartado postal 73, Cordemex, 97310 Mérida, Yuc., México e-mail: *mherrera@mda.cinvestav.mx.

² Facultad de Física, Universidad de La Habana San Lázaro y L. Vedado, 10400 La Habana, Cuba.

³ Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada, Instituto Politécnico Nacional Altamira, Km. 14.5, Carretera Tampico-Puerto Industrial Altamira Apartado postal 165, 89600 Altamira, Tamps., México.

 

Recibido el 3 de septiembre de 2001.
Aceptado el 13 de noviembre de 2001.

 

Abstract

In this work we present the design, construction and the evaluation of a system to growth multiple layers of thin films using the pulsed laser deposition (PLD). The system is equipped with a mechanism of multiple targets and substrates. It has two revolving plates that can be manipulated from outside the chamber. The first serves to interchange four targets without breaking the vacuum or altering the internal conditions of the chamber. It also allows to put to the target in rotation around it's own axis. This rotation gives uniformity to the wearing down of the target thus enhancing the uniformity of the growing film. The second plate allows to change the substrate without opening the vacuum chamber. This second plate has three substrate holders. The system has a substrate heather that works at a maximum temperature of 600°C. Both mechanisms are mounted in individual standard 6 inches ConFlat flanges and can be used in cameras of high or ultrahigh vacuum. The working chamber is evacuated by a standard oil diffusion pumping system. A Nd:YAG (Neodymium Yttrium Aluminum Garnet) infrared laser at wavelength of 1064 nm and about 25 Wcm²/pulse is used to vaporize the target. The capability of the system is evaluated by growing several basic structures of super-stratum CdTe-CdS used for solar cell on conductive glass (TCO): TCO/CdS, TCO/CdTe and TCO/CdS/CdTe and characterizing them by grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD).

Keywords: Pulsed laser deposition; CdS films; X-ray analysis.

 

Resumen

En este trabajo se presenta el diseño, construcción y evaluación de un sistema de crecimiento de películas delgadas de capas múltiples usando el depósito por láser pulsado. El sistema está equipado con mecanismos de blancos y substratos múltiples que son manipulados desde el exterior de la cámara. El primero sirve para cambiar el material (blanco) que se va a depositar sin alterar el vacío interno de la cámara. Éste tiene capacidad para cuatro blancos y permite la rotación de uno de ellos sobre su propio eje para ser irradiado por el láser, obteniéndose uniformidad en el crecimiento. El segundo sirve para cambiar los substratos sin abrir la cámara, mediante un mecanismo que permite ubicar desde fuera de la cámara, sin perder vacío, el substrato que va ser utilizado. Este mecanismo se acopla a un calentador de substratos que puede operar hasta 600°C. Ambos mecanismos son montados en bridas de 6 pulgadas tipo ConFlat y pueden ser utilizados en cámaras de alto o ultra alto vacío. La cámara de trabajo es evacuada por un sistema con una bomba de difusión de aceite. Se utiliza un laser infrarrojo de Nd:YAG (Neodymium Yttrium Aluminum Garnet) con una longitud de onda de 1064 nm y 25 Wcm²/pulso. El sistema es evaluado mediante el crecimiento de estructuras de CdTe-CdS sobre vidrio conductor (TCO): TCO/CdS, TCO/CdTe y TCO/CdS/CdTe, utilizadas para celdas solares. Estas estructuras son caracterizadas por difracción de rayos X rasantes.

Palabras clave: Depósito por laser pulsado; películas de CdS; análisis de rayos X.

 

PACS: 07.30.Kf; 52.50.Jm; 68.55.Nq

 

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5. Acknowledgments

The authors are grateful to P. Quintana for the XRD discussion, Mayra Hernandez for the reading of the manuscript, W. Cauich, R. Sanchez and E. Chan for the technical support. We also thank L. Pinelo for secretarial assistance. This work was partially supported by CONACyT (Mexico) under project number 211085-5-23676P-211085-5-2367PE.

 

References

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