利用13.56MHz射频PECVD技术高速沉积器件级质量的μc-Si:H薄膜材料

利用13．56MHz射频等离子体增强化学气相沉积(RF—PEcVD)技术，高速沉积器件级质量的微晶硅(μc-Si：H)薄膜，研究了沉积压力、射频功率、电极间距、氢稀释度等参数对沉积速率的影响，通过选择适当的沉积参数．得到了沉积速率为0．3～0．4nm／s的μc-Si：H薄膜材料．薄膜的暗电导为10^-7S／cm量级,光电导与暗电导之比近似为2个量级．电导激活能为0．52eV左右．所得的μc-Si：H薄膜材料稳定性好，达到了器件级质量。     

优质高稳定性微晶硅薄膜的制备

对以SiCl_4和H_2为源气体、采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在低温快速沉积优质高稳定性的微晶硅薄膜进行了研究.在低于250℃下,成功制备出了沉积速率高达0.28nm/s、晶化度达80%以上的微晶硅薄膜.通过光照实验,表明该微晶硅薄膜光致电导率基本保持恒定;通过对气流分布进行调节,微晶硅薄膜的均匀性得到明显改善,均匀度高达95%.     

腔室长时间使用造成的工艺漂移对微晶硅薄膜性质的影响

考查了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)高压制备微晶硅(μc-Si:H)薄膜过程中,系统长时间使用造成的微晶硅薄膜特性的漂移情况。实验中,控制沉积条件,使薄膜的沉积速率达到约0.5nm/s;保证硅薄膜具有一定的晶化程度(40%～80%),由不同探测波长的Raman散射谱估算纵向结构变化。以腔室使用时间作为基准,考查不同硅烷浓度下制备的样品,发现在相同沉积条件下,材料的晶化率和光暗电导随腔室使用时间的增加而不断增大,沉积速率随之大幅提高。观察发现,在电极板和腔室壁上积累了大量硅反应残留物(硅粉末和硅薄膜),分析认为,薄膜特性漂移是这些硅残留物不断参与等离子体及成膜反应的结果。研究表明,提高硅烷浓度可有效校正微晶硅薄膜电学及结构特性的漂移,同时保持高速沉积。     

利用射频PECVD技术低温制备纳米晶硅薄膜

利用射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术低温制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.通过优化沉积参数,得到晶粒尺度小于10 nm,晶态体积比为58%的nc-Si:H薄膜.对nc-Si:H薄膜的光电特性进行研究,结果表明,在100 mW/cm2的光照下,nc-Si:H薄膜的光电导率为1.5×10-3Ω-1.cm-1,室温暗电导率为8.4×10-4Ω-1.cm-1,光学带隙为1.46 eV.利用射频PECVD制备的nc-Si:H薄膜具有明显的量子点特征.     

放电功率对微晶硅薄膜的晶化调控及光电性质的影响

以SiCl_4和H_2为源气体、采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在不同放电功率下沉积微晶硅薄膜,通过调节放电功率实现了微晶硅薄膜的晶化调控和光电性质的优化,并利用Langmuir探针和质谱计分别对等离子体空间的电子特性和中性基团进行在线检测,初步探讨了成膜的微观机理.     

射频功率和沉积气压对非晶硅薄膜材料性能的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,通过改变射频功率与沉积气压两个参数来沉积非晶硅薄膜材料,并研究了变化参数对薄膜沉积速率、晶化情况、氢含量、光电学性质以及材料表面形貌等的影响.结果表明:射频功率在较低的范围内变化时,对薄膜的沉积速度影响很大,对材料的光电特性比较敏感;沉积气压升高达到一定值后,沉积速率变化不太明显,光电影响比较缓和;在低气压、小功率条件下,薄膜中出现小晶粒生长.     

电子与硅烷分子碰撞的散射截面对微晶硅生长影响

较为系统的研究了甚高频化学气相沉积在高压高功率下生长的微晶硅薄膜.给出了功率密度-气体流量和压强-功率密度的二维相图.用朗缪尔探针测出薄膜沉积时等离子体内部电子温度,并用麦克斯韦玻尔兹曼分布进行拟合给出电子能量分布函数.由电子能量分布函数出发通过单电子碰撞模型给出等离子体内部各种基浓度的计算公式.并通过数值模拟给出等离子体中SiH2,SiH3等基的浓度.利用SiH2与SiH3比值,结合表面扩散模型,解释气压功率密度相图中随电子温度的增加（功率的增加）,晶化率增大的现象.     

P型微晶硅及其在柔性衬底太阳电池中的应用

本文以B（CH3）3（TMB）为掺杂剂,通过射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）技术,对P型微晶硅（c-Si：H）薄膜材料进行了研究.通过测试材料电学、光学及微结构特性等,研究了硅烷浓度与掺杂浓度对薄膜性能的影响.将上述材料分别应用于PEN/ZnO柔性衬底及SnO2玻璃衬底的非晶硅薄膜太阳电池中,PEN柔性衬底的非晶硅太阳电池得到了4.63%的光电转换效率,玻璃衬底非晶硅太阳电池得到了5.72%的光电转换效率.     

柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池

报道了对柔性村底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究结果.首先采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了微晶硅太阳电池,发现合适的硅烷浓度和引入Ag/ZnO背反射镜可提高微晶硅太阳电池的性能,使之作为叠层太阳电池的底电池.然后将不同厚度的硅基p+/n+隧穿结应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响,发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在最佳值.获得了光电转换效率为11.26%(AM1.5,1000W/m2)的不锈钢柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池.并进行了大面积化工作,在不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底上分别获得了光电转换效率为5.89%(25cm2,AMO,1353W/m2)和5.82%(4cm2,AMO,1353W/m2)的叠层太阳电池.     

PECVD法低温制备微晶硅薄膜的晶化控制

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在玻璃衬底上低温制备了微晶硅(μc-Si:H)薄膜。利用拉曼(Raman)散射谱、原子力显微镜(AFM)研究了H2稀释、衬底温度、射频功率等对薄膜晶化的影响。研究结果表明,当H2稀释比从95%升高到99%、衬底温度从200℃逐渐升高到400℃、硅膜的晶化率逐渐提高,结构逐渐由非晶向微晶转变,射频功率对薄膜晶化的影响有一最优值。     

管式PECVD工艺对氮化硅薄膜折射率的影响

折射率是反映薄膜成分以及致密性的重要指标, 是检验薄膜制备质量的重要参数,其变化直接影响太阳能电池的转化效率。本文研究了不同射频功率、腔体压强、衬底温度以及硅烷和氨气配比等沉积条件对在太阳能电池上沉积的氮化硅薄膜折射率的影响,分析了氮化硅薄膜折射率随各沉积条件变化的原因。     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

掺杂氧化锌薄膜的结构与刻蚀性能研究

本文利用中频反应磁控溅射方法,以Zn/Al (98 : 2) (wt. %)合金靶为靶材,制备了综合性能优良的铝掺杂氧化锌（ZnO:Al, AZO）透明导电薄膜. 研究了沉积工艺对薄膜结构、电学及光学性能的影响,分析了AZO薄膜的刻蚀性能以及所制备的绒面结构特性. 结果表明：基体温度对薄膜生长有较大的影响,当温度为150℃时,薄膜具有较好的晶化率,晶粒呈明显的柱状生长,晶界间结合紧密,薄膜的电阻率为4.6×10-4Ωcm. 镀膜时基体的移动速度会影响薄膜的晶体生长方式,但对其沉积速率影响不大. 具有择优生长特性、形成柱状晶组织的薄膜经稀盐酸腐蚀后,其表面呈规则的粗糙形貌;此结构有利于充分捕集太阳光,从而提高薄膜太阳电池的效率.     

一种用于制冷的新型太阳能电池——CdS／CdTe

CdS/CdTe多晶薄膜电池是一种利用CdS的优良窗口效应和CdTe良好的光电转换而做成的一种层叠的异质结薄膜太阳电池，是适用于制冷、新型、高效率、低成本的太阳能电池，具有低缺陷、能隙大、稳定性好的特点，并且制作工艺简单、经济，易于大面积沉积，而且还具有环保价值。综述了CdS/CdTe多晶薄膜太阳能电池的特性及它的发展，同时还归纳了一些适应大面积和低成本的生产工艺。     

InGaN太阳能电池材料的辐射性质

对采用分子束外延生长的In1-xGaxN薄膜与金属有机化学气相沉积生长的GaAs和Ga0.51In0.49P薄膜太阳能电池材料进行了对比研究,探讨了全太阳光谱材料系In1-xGaxN合金薄膜受到高能粒子辐射后的电学特性变化规律。实验结果显示:GaAs和Ga0.51In0.49P的光致发光信号强度受到照射的强烈压制,而受到类似剂量照射后InN的光致发光信号强度没有下降;In1-xGaxN合金薄膜材料的电学特性表现出用高能质子(2MeV)照射比当前常用的GaAs和GaInP光伏材料有更高的电阻。这表明,In1-xGaxN对高能粒子损伤没有GaAs和GaInP那么敏感,从而给空间受到强辐射的高效太阳能电池提供了巨大的应用潜力。     

磁控溅射太阳能电池预镀Mo薄膜及其性能

利用磁控溅射法在玻璃基片上进行了太阳能电池预镀层Mo薄膜的制备,研究了氩气分压、溅射功率、溅射时间等工艺条件对Mo膜性能及厚度的影响,并对Mo膜的物理性能及电学性能进行了研究。结果表明,Mo薄膜的厚度与溅射时间近似的成正比关系,Mo膜的电阻率先降低,并在膜厚为0.3μm处达到最低,而后电阻率逐渐增加。     

Photoresponse and carrier transport of protocrystalline silicon multilayer films

Alternating multilayer films of hydrogen diluted hydrogenated protocrystalline silicon (pc-Si:H) were prepared using a plasma-enhanced chemical vapor deposition technique.The microstructure of the deposited films and photoresponse characteristics of their Schottky diode structures were investigated by Raman scattering spectroscopy,Fourier transform infrared spectroscopy and photocurrent spectra.Microstructure and optical absorption analyses suggest that the prepared films were pc-Si:H multilayer films with a two-phase structure of silicon nanocrystals (NCs) and its amorphous counterpart and the band gap of the films showed a decreasing trend with increasing crystalline fraction.Photocurrent measurement revealed that silicon NCs facilitate the spatial separation of photo-generated carriers,effectively reduce the non-radiative recombination rate,and induce a photoresponse peak value shift towards the short-wavelength side with increasing crystallinity.However,the carrier traps near the surface defects of silicon NCs and their spatial carrier confinement result in a significant reduction of the diode photoresponse in the longwavelength region.An enhancement of the photoresponse from 350 to 1000 nm was observed when applying an increased bias voltage in the diode,showing a favorable carrier transport and an effective collection of photo-generated carriers was achieved.Both the spatial separation of the restricted electron-hole pairs in silicon NCs and the de-trapping of the carriers at their interface defects are responsible for the red-shift in photoresponse spectra and enhancement of external quantum efficiency.The results provide fundamental data for the carrier transport control of high-efficiency pc-Si:H solar cells.     

单靶溅射法制备CIS薄膜

 通过单靶一步溅射再退火的方法,在钠钙玻璃及镀钼玻璃衬底上制备了铜铟硒(CIS)薄膜。通过优化工艺参数,获得了结晶性良好的CIS 薄膜,分析了溅射沉积薄膜时衬底温度及不同退火温度对薄膜结晶性的影响。研究发现,衬底温度为150℃时,退火获得的CIS 薄膜结晶性最好;不同的退火温度对Mo 衬底上的CIS 薄膜结晶性影响不大。结果表明,靶材的致密度对CIS 薄膜性能有较大的影响,说明一步法制备CIS 薄膜对靶材有较高的质量要求。     

等离子体化学气相沉积工艺调控铜基-石墨烯复合薄膜材料微结构及电学热学性能研究

本文利用等离子体化学气相沉积PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)技术制备了铜基-石墨烯复合薄膜，通过X射线衍射及Raman光谱证实了低温合成的可行性.同时，逐步研究压强、功率、气流量、基底温度等关键参数对沉积速率的影响，实现了对薄膜材料厚度和生长过程的准确控制.进一步研究发现，H₂与CH₄的气体比例严重影响了等离子体与基底表面的相互作用，并导致了材料表面微观结构和粗糙度的协同改变.通过工艺参数和气体配比的优化，实现了对薄膜表面结构的有效调节.当H₂/CH₄为1∶12时，薄膜的粗糙度最低，电子与声子的散射源被充分抑制，电导率和热导率分别达到8.3×10⁶ S/cm与158 W/m·K,表明该材料具有良好的导电性及优秀的散热效果.本文系统优化PECVD生产过程中的各项关键工艺参数，并详细分析了气体配比、表面结构、粗糙度及薄膜宏观物性之间的关联，为铜基-石墨烯复合薄膜的工业化生产和商业化应用提供了理论支撑和实验依据.     

热催化PCVD法高速沉积a-Si:H膜

非晶硅薄膜的高速沉积是非晶硅太阳电池低成本,大规模生产和推广应用的关键技术之一.我们采用预热反应气体.在小的射频功率流密度条件下.用热催化等离子体化学气相沉积方法.获得了沉积速率为20×10~(-10)m/s光敏性达10~5的优质非晶硅薄膜.