拉曼光谱法研究微晶硅薄膜应力梯度

采用拉曼光谱法研究了不同退火时间下的微晶硅薄膜应力。结果发现样品的应力梯度并不随着退火时间的增加而增大。而是存在最大值,这可能与晶粒尺寸有关,且靠近玻璃衬底的薄膜有较高压应力,由衬底到薄膜表面压应力逐渐减小,直到表面变为拉应力。     

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。     

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.     

供压敏元件用的氢化微晶硅薄膜的制备

供压敏元件用的n型氢化微晶硅薄膜用射频辉光放电法己被制成,并对它进行了研究。用改变工艺参数的办法可得到电导率为2.SScm~(-1)～16Scm~(-1)的微晶硅薄膜。由X-射线衍射图和喇曼谱,测定晶粒尺寸和结晶体体积比分别为42～68A和60～70％。随着工艺条件的改变,在玻璃衬底上8000A厚的n型微晶硅膜的纵向效应灵敏系数(G因子)可达到-24.4～-30.5。     

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%.     

衬底温度对纳米硅薄膜结构性能的影响

在等离子体化学气相沉积系统中采用高氢稀释硅烷蚀刻法制备了纳米硅薄膜。系统地研究了衬底温度对ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜的结构性能的影响。结构表明随着衬底温度从２４０℃升高到３２０℃，薄膜的晶态率从２４％增大为６５％，平均晶粒尺寸从６ｎｍ增大为１０ｎｍ。当衬底温度≤２００℃时，生成薄膜为ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜。文中还对纳米硅薄膜的晶化机制进行了讨论。     

甚高频对微晶硅薄膜微观结构的影响

系统研究了射频和甚高频下沉积微晶硅薄膜时沉积参数对薄膜质量的影响,并优化了沉积参数．在相同的沉积条件下,甚高频沉积速度明显大于射频沉积速度,并且制备出的太阳能电池效率同样高于射频沉积．一般情况下,当沉积速率提高时,沉积薄膜中存在大量悬挂键和Si-2H键等缺陷,会大大降低材料的光电性能,同样也会降低太阳能电池的效率．在保证材料的光电性能的前提下提高沉积速度,沉积参数需要优化．在系列优化沉积参数后,微晶硅沉积速率达到0．75nm／s,在该沉积速率下,制备出的单结n—i—P结构的太阳能电池效率达到5．41％．     

微晶硅薄膜的等离子增强化学气相沉积生长特征

本文采用27.12 MHz等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了氢化微晶硅薄膜材料,通过Raman散射谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅立叶变换红外谱等表征方法研究了生长条件参数对薄膜结构及生长速率的影响,对薄膜的生长机制进行了讨论,特别分析了孵化层形成和演化、以及对晶化率、柱状晶粒生长的作用特征.实验测量分析表明,在薄膜生长的初期阶段,形成一个嵌入大量小晶粒的非晶孵化层,并随着薄膜厚度的增加其非晶成份减少,晶化率不断提高,晶粒开始长大并结聚成团,形成大的晶粒,沿生长方向上形成横向尺寸为百纳米级的柱状晶粒.红外透射谱的结果证实2 100 cm-1附近吸收来源于位于晶界区或微孔内表面团簇化的SiH键的吸收.同时,适当的等离子能量在薄膜生长过程中有利于抑制氧的影响.目前的研究加深了对薄膜PECVD生长过程和生长机制的理解,有利于加强对太阳电池用的硅薄膜形态和质量的控制.     

利用后通硅烷法优化高速微晶硅薄膜的纵向结构

本文采用四极杆质谱对高速沉积硅薄膜过程中硅烷浓度的变化情况进行了在线监测,针对反应过程中的反向扩散现象进行了研究．结合硅烷耗尽模型的计算,对反应气体的馈入方法进行了优化．结果表明,适当的调整硅烷气体与等离子体起始放电时刻的时间差,可以有效的控制反应过程中硅烷浓度,特别是放电开始瞬间时的条件,从而改善器件的界面特性以及薄膜厚度方向上的纵向结构均匀性．     

铝诱导晶化非晶硅薄膜研究

应用晶化非晶硅（a—Si）薄膜铝诱导方法，采用X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、光学显微镜（Optical Microscopy，OM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）等测试手段，研究了退火条件对样品晶化的影响．结果表明，样品在300℃下退火后仍为非晶态；退火温度为400℃时，样品开始晶化．随着退火时间的增加，薄膜晶化程度越来越高，晶粒越来越大，同时薄膜表面粗糙度增加．     

单晶硅片温度的拉曼光谱测定

 提出测定单晶硅片温度的拉曼散射光谱法.选择硅的520cm^-1散射带进行观测,分别记录下它的stokes和anti-stokes散射分量的强度,计算得到了硅表面激光焦斑处的温度,多次测定结果甚为一致,表明非接触拉曼光谱测定温度可与硅晶体结构的拉曼光谱研究同时进行,拉曼光谱测温法具有一定的实用性和普遍意义.     

非晶/微晶相变区硅基薄膜太阳能电池研究进展

综述了非晶/微晶相变区硅基薄膜的微观结构、光电特性及其在太阳能电池中的应用进展.稳定优质的宽带隙初始晶硅薄膜处于非晶/微晶相变区的非晶硅一侧,其相比于非晶硅具有更高的中程有序性和更低的光致衰退特性.低缺陷密度的窄带隙纳米晶硅薄膜处于非晶/微晶相变区的微晶硅一侧,有效钝化的纳米硅晶粒具有较高的载流子迁移率和较好的长波响应特性.基于上述相变区硅薄膜材料的叠层电池已经达到13.6%的稳定转换效率.掺锗制备的硅锗薄膜可进一步降低薄膜的带隙宽度,引入相变区硅锗合金薄膜后,三结叠层电池初始效率已经达到16.3%,四结叠层太阳能电池理论效率可以超过20%.     

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。     

化学镀银过程硅表面催化性质对镀膜成核的研究

在单晶硅表面用化学镀的方法制备了纳米级的银催化晶籽层,利用开路电位时间曲线(OCP-T)的变化情况监测了硅表面银晶籽的生长过程.研究表明在有Ag 离子存在的溶液中加入HF后的瞬间,银晶籽即在硅表面形成,且在5 s内完全达到覆盖.用OCP-T对刻蚀硅片与银晶籽活化后的硅片在化学镀溶液中的成核情况进行了研究,并结合原子力显微镜与傅立叶红外反射对活化前后的表面经化学镀覆银的情况进行了对比,结果表明用银晶籽层活化的硅片表面具有良好的催化活性,在其上经化学镀银后所得到的薄膜表面平滑度高、致密性好.     

室温下单晶硅显微压痕表面位错组态的TEM观察

采用透射电镜 (TEM )定位观察了室温单晶硅显微压痕表面的微观信息 .发现了为数不少的位错圈、堆垛层错、扩展位错及压杆位错、位错偶等多种组态 .尽管产生的原因各异 ,但均为最终的低能稳定组态 .位错的存在和运动表明常温下单晶硅的压痕缺口附近产生塑性变形 .