低温铝诱导形成纳米硅的特性研究

采用玻璃／氢化非晶硅（a—Si：H）以吕结构，在低温（≤350℃）下，应用铝诱导晶化法（AIC），形成了纳米硅（nc-Si）．利用X射线衍射（XRD）光谱、拉曼（Raman）光谱和紫外可见近红外光谱（UVVis—NIR），研究了退火升温时间对a—Si：H薄膜的结构及其光学特性的影响．结果表明，随着退火升温时间的增加，廿Si：H膜的晶化率X。增加而硅晶粒尺寸基本不变，光吸收系数α增加．这主要是由于铝和氢化非晶硅膜之间的氧化层很薄以及退火升温导致Al—Si之间的互扩散增强，使硅的成核密度很高和扩散到a-Si：H膜中的铝浓度较高造成的。     

氢等离子体退火对氢化非晶硅结构有序度的影响

室温下利用氢等离子体退火技术对氢化非晶硅(a-Si：H)薄膜进行处理，通过傅立叶红外、光吸收、拉曼光谱3种测试手段对非晶硅的微结构进行了分析，发现不同的退火时间对a—Si：H的微结构影响很大，氢等离子体在与薄膜的化学反应过程中主要表现为原子氢(H^0)与薄膜的反应．化学势很高的H^0能将Si—Si弱键转变成Si—Si强键．硅网络结构发生弛豫，使结构由无序向有序转变，从而能够降低晶化温度与退火时间．     

GD-a-Si_(1—X)C_X∶H 薄膜的光吸收和光电导

辉光放电法制备的氢化非晶硅(a—Si∶H)薄膜是获得廉价太阳电池的重要材料之一.然而,掺硼之后光学带隙变窄,影响了太阳电池的短波性能.1977年 Anderson 和Spear 首先获得了宽带隙的氢化非晶硅碳合金薄膜(a—Si_(1-x)C_x∶H).最近 Tawada 等用这种材料作宽带隙窗口材料首先获得了 P-a-SiC∶H/i-n-a-Si∶H 异质结太阳电池,使其转换效率达7%以上.已经看出,a-Si_(1-x)C_x∶H 是一类很有实际应用价值     

自洽法计算非晶硅的带隙态密度

本文叙述了一个场效应电导测量氢化非晶硅(a—Si:H)带隙态密度的数据处理方法。该法放弃了对空间电荷区电荷、电场和电势分布的任何假设,采用电子占据局域态的费米统计分布和占据扩展态的玻耳兹曼分布,应用自洽的原理,能够在较大的能量范围内计算出a-Si:H的带隙态密度分布,运算过程中以电势V为自变量,减少了对电势、电场和电荷密度等量空间分布的计算,简化了分析,提高了精度,减少了运算量。应用该法计算出了a—Si:H样品的带隙态密度在费米能级以上0.1eV到0.45 eV能量范围内的分布,它的最小值在费米能级附近,约为10~(16)cm~(-3)·eV~(-1)。     

多次沉积对a-Si:H薄膜光电性质的影响

本文通过对多次沉积和一次沉积制备a—Si:H薄膜光电性质的对比测试发现:多次沉积a—Si:H薄膜的暗电导率,在外电场的作用下发生衰减现象;光致变化行为与一次沉积a—Si:H薄膜的Staebler-Wronski效应不同;表观吸收系数也有较大的变化.对上述现象产生的原因进行了初步的分析.     

在不同温度下退火制备多晶硅薄膜的研究

通过PECVD法,用玻璃作衬底在30℃、350℃和450℃下直接沉积非晶硅（a—Si：H）薄膜,在600℃和850℃下退火三个小时,把前后样品用拉曼光谱和XRD分析,发现二次晶化后的晶化效果比直接沉积的薄膜好,850℃下退火的薄膜比600℃下好。     

低温铝诱导非晶硅晶化的热力学机理研究

采用磁控溅射方法沉积了Al/Si薄膜,通过自然氧化形成中间层,再结合快速光热退火制备出微晶硅.研究了铝诱导非晶硅晶化的两个热力学过程:Si的扩散和Si的形核长大.利用拉曼散射光谱仪和X射线衍射仪对薄膜进行了结构表征.结果表明:在铝诱导非晶硅的晶化过程中引入中间氧化层,有利于改善晶化效果,获得晶粒较大且结构均匀的薄膜;低温下,温度对Si的扩散起决定作用,过厚的氧化层会阻碍Si的扩散,使其浓度不能达到临界形核浓度,无法使非晶硅晶化;较大的Al晶粒及Al对Si晶粒的"润湿"能在低温下诱导非晶硅晶化.     

高像质非晶硅薄膜晶体管结构参数的设计

分析了非晶硅薄膜晶体管的开关特性，提出了通断电流和电阻、组成膜厚度、沟道宽长比以及开口率的设计要求和参数取值，讨论了高显示性能和高成品率a—Si TFT结构设计的最新进展。     

掺硼非晶态硅氟合金的电导特性

一、引言1975年Spear等人对用辉光放电技术制备的非晶态硅氢合金(a—Si:H)材料实现了掺杂效应。这不仅是对非晶态硅技术的一次重要突破,同时也为非晶态半导体理论的进一步发展提供了富有价值的实验依据。关于a—Si:H材科的研究是近几年来在非晶态半导体方面的一个重要内容,围绕着氢对a—Si:H材料物理性质的影响、氢在其中的结构状态和电子状态等方面已经完成了和正在进行着大量的研究工作。     

氢化非晶硅膜在半导体器件表面钝化上的应用

本文叙述一种新的钝化膜——氢化非晶硅(a—Si:H)薄膜在硅半导体器件表面钝化上的应用。发现这种薄膜复盖于器件表面可以使PN结的反向漏电流明显减小,器件的小电流h_(FE)有较大幅度的提高。试验了三种不同的钝化方案,并对其钝化效果作了比较。根据实验结果,初步探讨了这种氢化非晶硅薄膜的钝化机理,指出其良好的钝化作用在于这种薄膜具有半绝缘、电中性和富含氢的特点。给出了钝化器件的长期可靠性试验结果。     

非晶半导体超晶格薄膜的制备及其性质

本文报导了a—Si:H/a—Si_(1-())N_x:H非晶半导体超晶格薄膜的制备方法及其量子尺寸效应。     

玻璃栅非晶硅双极性场效应晶体管研制成功

氢化晶硅场效应晶体管(a—Si:HFET)的双极性特性,虽然早在1975年已经发现,但是直到十年后才引起人们注意.到目前为止,只发现两类a—Si:HFET具有双极性特性.其中一类是栅介质为石英,另一类的栅介质是高温热生长的SiO_2.并且,对这类器件的研究目前主要是在于模拟其输出特性.最近我校物理系颜一凡、何丰如同志研制出a—Si:HBiFET,它的栅介质是玻璃(～130μm),其化学成分见附表.它的源(S)和漏(D)区a—Si:H/Al接触是直接的,即a—Si:H/Al之问的中介层n~+a—Si 已被省掉.因此,它是迄今为止的工艺最     

掺稀土元素钇的n-型a-Si:H 薄膜

本文报导了将稀土元素钇(Y)掺入非晶硅中的实验结果。在含有氢气的氩气中由射频溅射获得了掺钇的α—Si:H 薄膜,热探针测试表明样品为 n 型,室温(300K)直流电导率最大值为6×10~(-1)Ω~(-1)·cm~(-1)。变温电导测量指出,在室温附近样品是激活型延展态电子导电,所得样品的电导激活能最小值为0.12ev。将掺钇的α—Si:H 膜沉积在 p 型单晶硅片上,制备出α—Si/c—Si 结构的p—n 结,测量其电流—电压特性结果表明,它具有象晶态半导体 p—n 结同样的整流作用。     

我校研制的非晶硅太阳电池转换率达4.7%

物理系专业的教师和研究生张仿清、徐希翔、王会生、陈光华等同志,最近对a—Si∶H材料及其掺杂的a—Si∶H材料充电性能深入研究的基础上,试制了玻璃SnO_2/p-a-Si∶H/i-a-Si∶H/n-a-Si∶H/Al结构的太阳能电池,转换效率已达4.07%。     

氢对a-Si∶H结构影响的理论分析

在 a—Si∶H 薄膜中,H 严重地影响了 a—Si∶H 薄膜的光电性能.我们用自洽场分子轨道理论和 CNDO/2近似方法.计算了[Si_8H_(18)]和[Si_8]原子团结构模型,得到了如下结论,亦即随着[Si_8H_(18)]和[Si_8]结构中取代 H 数目的增加,这些原子团趋于稳定,原子团的禁带宽度 Eg 也随之增大;原子团减小,Si—H 键使 Si—Si 键的作用加强.由此我们得出了随着取代氢数目的增加,整个体系的无序性增强的结论.     

氧对a—Si：H的性质的影响

使用N_2O作为掺杂剂将氧掺入GD a——Si∶H中,研究了氧对a—Si∶H的电学和光学性质的影响。结果表明,氧的加入使电导率降低,电导激活能和光学带隙增大,电子迁移率下降,隙态密度增大。     

高速沉积的α—Si:H薄膜光致变化的光电导研究

本文研究了高速生长的氢化非晶硅合金(a—Si:H)的光致亚稳变化,即 Stabler-Wrondki(S.W)效应.做了退火态(A 态)和长时间光照后的光浸态(B 态)的光电导温度曲线的测量,并利用一个较合理的缺陷态分布模型对其进行了模拟,从而发现长时间光照的主要结果是引起带隙中悬挂键的增加,带尾态的变化不明显,另外对光电导与光强的关系中的γ因子进行了计算和讨论.     

真空蒸发非晶硅的退火及其局域态密度

1 引言真空蒸发法(VE法)制备的非晶硅(a—Si)其质量比射频辉光放电法、溅射法和化学汽相淀积法都差,但该法设备与工艺条件比较简单,淀积速率较快,材料使用率较高,易于实现大规模自动化生产,因此VE法的研究仍为人们所重视。 VE法制备a—Si质量较差的主要原因是局域态密度很高,达10~(20)cm~(-3)ev~(-1)。因此研究减少其局域态密度的有效退火方法成为利用VE法制备a—Si材料的前提。早期把VE法制备的     

基于磁控溅射技术沉积光伏电池用硅基薄膜材料的研究

硅基薄膜太阳能电池是光伏电池领域最具有发展前景的组件.采用非平衡磁控溅射技术制备氢化硅薄膜和SiNx/Si纳米多层膜,并对其结构与性能进行了分析.结果表明,Si∶ H薄膜呈现出非晶硅和硅纳米晶颗粒复合结构;随着溅射混合气中氢气含量的增加,Si∶ H薄膜的晶化程度增强;Si∶ H薄膜的光学带隙均高于2.0eV.利用交替磁控溅射方法沉积的SiNx/Si纳米多层膜结构,其呈现出非晶相.     

掺氢非晶硅薄膜材料光稳定性的研究

用射频辉光放电法制备了a Si:H样品 ,并对样品进行了光照测试 实验表明 ,样品经过光照后 ,光电流和暗电流逐渐减小 ,在光照初期 ,这种变化很大 ,随着光照时间增加 ,光诱导效应渐趋饱和 ,这种现象是由于强光照产生亚稳缺陷态所引起 讨论了在非晶硅氢薄膜中亚稳光诱导变化的机理 ,并解释了S W效应形成的微观过程