a-Si:(H,Cl)薄膜的XPS和UPS研究

对a-Si:(H,C1)薄膜进行了XPS和UPS测量,样品是利用辉光放电方法在SiH_4+H_2加SiCl_4+H_2混合气体中生长的.XPS的结果表明,根据Cl 2p发射峰和Si2p(或2s)发身峰的强度可以定量地确定Cl与Si的原子浓度比;UPS的结果可以解释为在这种a- Si:H:Cl中同时存在Si-H和Si-Cl结合键.     

GD a-Si:(Cl,H)薄膜的ESR研究

报道了对a-Si:(Cl,H)与a-Si:H薄膜的ESR比较研究的结果.在a-Si:(Cl,H)中除g=2.005信号外未发现新的自旋信号,说明Cl原子上没有未配对电子;也没有发现在g=2.005附近有超精细结构,峰宽也无显著变化,说明Cl原子不在悬键附近.     

等离子体氧化nc-Si/SiO_2多层膜的蓝光发射

报道了在等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统中用交替淀积 a-Si对其进行原位等离子体氧化的方法制备了 a-Si∶H/ Si O2 多层膜。随着 a-Si∶H子层的厚度从 3 .8nm减小到 1 .5 nm,a-Si∶H/ Si O2 多层膜的光吸收边和光致发光 (PL )出现了蓝移。在晶化的 a-Si∶ H/ Si O2 多层膜中不仅观察到室温下的红光带 (80 0nm)的发光峰 ,而且还观察到蓝光发射 (4 2 5 nm) ,结合 Raman,TEM和 PL测试 ,对其原因作了简单的分析     

非晶硅和微晶硅的生长机理与结构模型研究

我们利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对a-Si,a-Si∶H,a-Si∶Cl和μc-Si薄膜进行了观测。文中讨论了a-Si(或a-Si∶H,a-Si∶Cl)和μc-Si薄膜的生长机理;提出了可能的结构模型,即a-Si(或a-Si∶H,a-Si∶Cl)薄膜具有卵石状结构或柱状结构,μc-Si薄膜具有锥状结构。     

非晶态硅氯氢薄膜的光电导

<正> 目前,存在于非晶硅材料中的一个重要问题是其稳定性,氢虽能起饱和悬键或使无规网络软化的作用而使隙态密度降低,但由于它对温度及光照等因素敏感而稳定性差.解决的途径之一是用卤族元素代替氢.a-Si∶F∶H就具有较好的热稳定性.SiCl_4是比SiF_4和SiH_4都便宜而广泛应用于半导体工业中的物质,采用SiCl_4作为原材料的a-Si∶Cl∶H的研究更具有实际意义.我们曾在早期的文章中发表了对a-Si∶Cl∶H的初步研究结果,本文报道我们对a-Si∶Cl∶H的光电导的研究结果.     

退火气氛对铝诱导a-Si薄膜结晶过程的影响

以玻璃为衬底,室温条件下采用直流磁控溅射技术制备了Glass/Al/a-Si样品.在H2,N2和空气3种不同气氛中进行了退火处理.分别采用XRD,Raman光谱和SEM研究了退火气氛对a-Si薄膜销诱导晶化(AIC)过程的影响.XRD实验结果表明:a-Si薄膜在H2气氛中400℃下经过90min的退火处理就能得到结晶较好的poly-si薄膜.Raman光谱实验结果表明:在500℃下退火处理,相同时间内H2气氛中a-Si结晶程度最好,空气气氛中结晶程度最差.这是因为高温H2退火过程中,高活性H原子能将弱的Si-Si键破坏,并与之反应形成强Si-Si键,使得薄膜结构更加稳定有序,同时能加速薄膜中氧的外扩散,促使薄膜晶化.     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

塑料基底a-Si∶H TFT制备技术

采用PECVD工艺,在300℃下在50μm厚的Kapton E高分子塑料片上制备了底栅结构a-Si∶H TFT阵列(20×20)。用傅里叶变换红外光谱仪表征了a-Si∶H薄膜的结构,用二探针法和四探针法分别表征了a-Si∶H薄膜和n+a-Si∶H薄膜的电导率。a-Si∶H薄膜中的H(原子数分数)约为15.6%,H主要以Si H和Si H2基团的形式存在,其电导率为8.2×10-7~8.8×10-6S/cm;n+a-Si∶H薄膜的电导率为3.8×10-3S/cm。所制备的TFT具有以下性能:Ioff≈1×10-14A,Ion≈1×10-9A,Ion/Ioff≈105,Vth≈5V,μ≈0.113cm2/(V.s),S≈2.5V/dec,满足TFT-LCD等平板显示器件的开关寻址电路要求。     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s*紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅(SiC/nc-Si)多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系,并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8,即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高.在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx:H(a-SiCx:H)和非晶Si:H(a-Si:H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜.利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计,它的结构为{Si}1{SiC}5.最后对晶化样品的光致发光谱进行研究,详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

NIP型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备非晶硅(a-Si)NIP太阳能电池,其中电池的窗口层采用P型晶化硅薄膜,电池结构为Al/glass/SnO2/N(a-Si:H)/I(a-Si:H)/P(cryst-Si:H)/ITO/Al.为了使P型晶化硅薄膜能够在a-Si表面成功生长,电池制备过程中采用了H等离子体处理a-Si表面的方法.通过调节电池P层和N层厚度和H等离子体处理a-Si表面的时间,优化了太阳能电池的制备工艺.结果表明,使用H等离子体处理a-Si表面5 min,可以在a-Si表面获得高电导率的P型晶化硅薄膜,并且这种结构可以应用到电池上;当P型晶化硅层沉积时间12.5 min,N层沉积12 min,此种结构电池特性最好,效率达6.40%.通过调整P型晶化硅薄膜的结构特征,将能进一步改善电池的性能.     

氯化和氢化的无定形硅的拉曼谱和红外谱

本文报道氯化和氢化的无定形硅(a-Si:H:Cl)样品的拉曼谱和红外谱的测量结果.样品是在H_2和SiCl_4混合气体中用辉光放电方法淀积在晶体硅(c-Si)衬底上的.实验上观察到无序激活的诸声子模式和氢感应的各Si-H 键的振动带.此外,还观察到 Si-Cl键和Si-O 键的振动带.我们识别,在600cm~(-1)处的峰是SiCl_2键的反对称的拉伸振动;540cm~(-1)处的峰是SiCl键的拉伸振动和SiCl_2键的对称拉伸振动模式的叠加.在795cm~(-1)处的峰与氧的沾污有关,与氯的引入无关.     

VHF-PFLWD法制备μc-SiGe薄膜的研究

分别以Si2 H6和GeH4及SiH4和GeH4两种组合气体为源气体,用甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)制备μc-SiGe薄膜.用Raman散射光谱和原子力显微镜(AFM)对薄膜的结构进行研究.结果表明:与SiH4和GeH4制备的薄膜系列相比,Si2H6和GeH4制备的薄膜中Ge的融入速率相对较慢;用...     

a-Si/μc-Si叠层电池中间层材料SiO_x:H制备研究

为提高a-Si/μc-Si叠层太阳电池的效率,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备了系列n型掺磷硅氧(SiOx:H)薄膜作为中间层,研究了CO2/Si H4气体流量比、沉积功率和PH3掺杂浓度等工艺参数对材料光电特性的影响,获得了折射率、电导率和禁带宽度能够在较大范围内调控的SiOx:H薄膜。     

原位XPS分析Al2O3作为势垒层的Er2O3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er2O3/Al2O3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al2O3作为势垒层的Er2O3与Si界面的电子结构.XPS结果表明,Al2O3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al2O 3时没有变化,说明Al2O3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er2O3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er2O3与Si的界面不太稳定,但随着Al2O3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用.     

退火气氛对铝诱导a-Si薄膜结晶过程的影响

以玻璃为衬底,室温条件下采用直流磁控溅射技术制备了Glass/Al/a-Si样品.在H2,N2和空气3种不同气氛中进行了退火处理.分别采用XRD,Raman光谱和SEM研究了退火气氛对a-Si薄膜销诱导晶化(AIC)过程的影响.XRD实验结果表明:a-Si薄膜在H2气氛中400℃下经过90min的退火处理就能得到结晶较好的poly-si薄膜.Raman光谱实验结果表明:在500℃下退火处理,相同时间内H2气氛中a-Si结晶程度最好,空气气氛中结晶程度最差.这是因为高温H2退火过程中,高活性H原子能将弱的Si-Si键破坏,并与之反应形成强Si-Si键,使得薄膜结构更加稳定有序,同时能加速薄膜中氧的外扩散,促使薄膜晶化.     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

a-Si∶H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统中淀积a-Si∶H薄膜结合原位等离子体氧化的技术，制备了一系列不同a-Si∶H子层厚度的a-Si∶H/SiO2多层膜. 通过对其进行三步热处理：脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si∶H/SiO2多层膜中a-Si∶H层发生非晶态到晶态的相变，获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜. 结合Raman谱，FTIR谱和TEM测试，对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究，分析了a-Si∶H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变，讨论了a-Si∶H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中，发光机制与微结构之间的相互联系.     

a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的空间电荷效应和稳定性分析

基于pin结构的a-Si∶H太阳能电池中的空间电荷效应,讨论了a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的稳定性.结果表明,在光照射下,光生空穴俘获造成了a-Si∶H中正空间电荷密度的增加,从而改变了电池内部的电场分布,提高了a-Si∶H薄膜中的电场强度.空间电荷效应不会给a-Si/poly-Si叠层结构中的a-Si∶H薄膜带来准中性区(低场"死层"),也没有发生a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的光诱导性能衰退,因而a-Si/poly-Si叠层结构太阳能电池具有较高的稳定性.     

Si1-xGex:C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长Si1xGex:C合金作为缓冲层,继而外延生长了Ge晶体薄膜.根据AES测量结果可以认为,缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4,C2H4反应而生成的Si1-xGex:C外延层和由Si1-xGex:C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层.缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一,其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度,且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0×1019 cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.     

Si1-xGex:C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长Si1xGex:C合金作为缓冲层,继而外延生长了Ge晶体薄膜.根据AES测量结果可以认为,缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4,C2H4反应而生成的Si1-xGex:C外延层和由Si1-xGex:C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层.缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一,其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度,且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0×1019 cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.