锗掺杂真空蒸镀基板距离对多晶硅薄膜的影响

在真空蒸镀多晶硅薄膜中掺入杂质可改善膜的微结构及电特性,目前有关基板距离对所得膜层的影响研究不多。采用真空蒸镀掺杂锗的方法制备出多晶硅薄膜;通过扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等研究了基板距离对掺锗多晶硅薄膜的组织、形貌、晶粒尺寸及晶化率的影响。结果表明:随着基板距离的增大,薄膜的晶粒尺寸和晶化率均呈现出先增大后减小的相似趋势;当基板距离为90 mm时,晶粒尺寸显著增大,最大达到0.8μm左右,多晶硅薄膜晶粒形貌、结构性能最好,且具有较高的结晶度,薄膜的晶化率最高可达到85.10%。     

磷含量对真空蒸镀磷掺杂多晶硅薄膜的影响

采用真空蒸镀的方法制备磷掺杂多晶硅薄膜,研究了磷含量对多晶硅薄膜的表面形貌、组织结构、晶粒尺寸及晶化率的影响。结果表明:随着磷掺杂分数的增加,多晶硅薄膜的晶粒尺寸和晶化率表现出先增加后降低的趋势,当磷掺杂分数为1%时,薄膜晶粒尺寸达到最大值,为0.55μm,晶化率为96.82%,且晶粒的均匀性最佳。     

铝诱导晶化真空蒸镀多晶硅薄膜的研究

采用真空蒸镀的方法在玻璃衬底上沉积1层非晶硅薄膜,再通过铝诱导晶化的方法制备出晶粒分布较均匀、晶粒尺寸0.5～5μm、晶化率达到89%的多晶硅薄膜。研究了衬底距离、衬底温度、退火温度对薄膜表面形貌、晶粒尺寸和分布及晶化率的影响。结果表明适中的衬底距离下得到的薄膜晶粒分布均匀,表面平整度好,薄膜厚度较大。薄膜的晶化率随着衬底温度和退火温度的提高而增大;随着退火温度的进一步提高,薄膜的晶化率达到最大值然后降低。     

金属Cu诱导层对热丝法制备多晶硅薄膜微结构的影响

采用热丝化学气相沉积法(HWCVD),在金属铜诱导层上成功制备出横向晶粒尺寸在1μm左右、垂直晶粒尺寸达20μm的柱状多晶硅薄膜,其晶化率在95%以上.使用XRD、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试手段研究了灯丝温度在1500～1800℃之间变化时,金属铜诱导层对多晶硅薄膜的微观形貌、结晶性及晶体学生长方向的影响规律.结果表明:金属铜诱导层的引入,在一定温度范围内改善了晶粒尺寸,改变了多晶硅薄膜的择优取向,降低了薄膜的晶化温度,提高了晶化率.     

以SiCl4/H2为气源低温制备pc-Si薄膜的稳恒光电导特性

研究了以SiCl4/H2为气源、用等离子体增强化学气相沉积方法, 在低于300℃温度下所制备的pc-Si薄膜在长时间的光照下电导率的变化情况.实验结果表明,所制备的多晶硅薄膜具有类稳恒光电导效应,而且薄膜的稳恒光电导特性依赖于薄膜的晶化率和晶粒尺寸,随晶化率的增加和晶粒尺寸的增大而增大.     

激光频率对激光溅射法制备多晶硅薄膜压阻特性的研究

采用脉冲激光溅射法制备硼掺杂多晶硅薄膜,研究了不同频率下多晶硅薄膜的晶粒尺寸以及压阻性能。用扫描电子显微镜表征在不同的激光频率沉积的多晶硅薄膜的表面形貌,以及悬臂梁实验测定在不同的激光频率下沉积的多晶硅薄膜的应变系数。结果表明溅射频率对激光溅射法制备的硼掺杂多晶硅薄膜的晶粒尺寸和压阻性能都有着明显的影响,当频率为3 Hz时多晶硅薄膜的晶粒尺寸较大,约为35~65μm,并且多晶硅薄膜有着良好的压阻性能,其应变系数为36.8,电阻的温度系数为-0.036%/℃,应变系数的温度系数为-0.09%/℃。     

非晶硅薄膜晶化方法

多晶硅薄膜由于具有较高的载流子迁移率和良好的光电性能,广泛应用于集成电路及光电器件中,尤其在太阳电池领域引起了广泛关注。多晶材料晶界处会发生载流子的复合,降低载流子寿命。结晶度与晶粒尺寸是多晶硅薄膜取得良好性能的关键因素,直接制备的多晶硅薄膜一般晶粒尺寸较小、晶界较多,所以常采用非晶硅晶化法制备出晶粒尺寸较大的多晶硅薄膜。介绍了几种常见的非晶硅薄膜晶化方法,总结了各种晶化方法的机理和制备的薄膜的物理性质。     

a-Si∶H薄膜结构对多晶硅薄膜性能的影响

用a -Si∶H薄膜经退火晶化成的多晶硅薄膜 ,其晶化温度、晶粒尺寸和电性能与薄膜的初始结构有密切关系 ,而a -Si∶H薄膜的初始结构依赖于沉积条件。用PCVD方法高速沉积的a -Si∶H薄膜 ,经 550℃的低温退火 ,可以制备平均晶粒尺寸为几百nm ,最大晶粒尺寸为 2 μm ,电导率为 1.6 2 (Ω·cm ) - 1 的优质多晶硅薄膜。     

a-Si:H薄膜结构对多晶硅薄膜性能的影响

用a一Si:H薄膜经退火晶化成的多晶硅薄膜,其晶化温度、晶粒尺寸和电性能与薄膜的初始结构有密切关系,而a-Si:H薄膜的初始结构依赖于沉积条件.用PCVD方法高速沉积的a-Si:H薄膜,经550℃的低温退火,可以制备平均晶粒尺寸为几百nn,最大晶粒尺寸为2μ,电导率为1.62(Ω·on)-1的优质多晶硅薄膜.     

直接形成不连续铜膜的硅金属诱导晶化

为发展低成本的多晶硅薄膜太阳能电池,采用磁控溅射技术,通过选择不同极性的表面和改变衬底温度,在普通钠钙玻璃衬底上直接形成了不连续的金属铜薄膜。以该薄膜作为诱导金属,在高温真空条件下对磁控溅射的非晶硅薄膜实现了固相金属诱导晶化。根据X射线衍射仪和拉曼位移光谱仪的测试结果,诱导晶化产生硅薄膜的晶粒尺寸约56 nm,晶化率达到84%。     

沉积气压对纳米晶硅薄膜晶化率与电输运性能的影响

采用热丝化学气相沉积法在不同气压(1～8 Pa)下沉积了p型纳米晶硅薄膜,研究了沉积气压对薄膜晶化率和电输运性能的影响.结果表明,薄膜的晶化率和平均晶粒尺寸随沉积气压升高而增大,而当沉积气压超过6Pa后,薄膜的晶化率和平均晶粒尺寸会减小.当沉积气压由1Pa升高到2Pa时,BH3粒子迅速增多,且吸附方式是化学吸附,因而载流子浓度从8.9×1018 cm-3迅速增大到6.252×102 cm-3.此时电导率从1.08 S/cm显著增加到29.5 S/cm,而电导激活能则从95.8 meV急剧减小至18.6 meV,这是硼杂质掺杂浓度和薄膜的晶化率迅速增大所致.     

a—Si：H薄膜结构对晶硅薄膜性能的影响

用ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜经退火晶化成的多晶硅薄膜,其晶化温度、晶粒尺寸的电性能薄膜的初始结构有密切关系,而ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜的切初结构依赖于沉积条件,用ＰＣＶＤ方法高速沉积的ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜,经５５０℃的低温退火,可以制备平均晶粒尺寸为几面ｎｍ,最大晶粒尺寸为２μｍ,电导率为１．６２（Ω．ｃｍ）＾－１的优质多晶硅薄膜。     

脉冲激光沉积磷掺杂多晶硅薄膜的压阻性能

采用脉冲激光沉积法(PLD)制备磷掺杂多晶硅薄膜,研究磷掺杂分数对多晶硅薄膜压阻性能的影响。结果表明,随着磷掺杂分数增大,多晶硅薄膜的应变系数先增大后减小。在磷掺杂分数为0.3%(质量分数)时,电阻横向应变系数的绝对值达到最大,为24.3,电阻纵向应变系数的绝对值达到最大,为12.6。横向电阻应变的非线性在1%~2.5%之间,电阻的温度系数为0.05%/℃,应变系数的温度系数为-0.06%/℃。     

本征纳米硅薄膜的微结构表征

采用PECVD技术,在玻璃衬底上低温沉积了优质本征纳米硅薄膜,并利用Raman光谱对其微结构作了表征。研究结果表明,硅烷浓度、衬底温度Ts对表征纳米硅薄膜微结构的晶化率和平均晶粒尺寸参数影响很大。SiH4浓度越低,越有利于晶化,对应的晶化率拐点温度越低。平均晶粒尺寸、晶化率随衬底温度的升高具有相似的变化规律,谱中出现的拐点温度一致,暗示它们之间存在紧密的联系。从薄膜生长角度对该实验结果作了合理解释。     

PECVD法制备纳米晶粒多晶硅薄膜

采用射频等离子体增强化学气相沉积系统(RF-PECVD)以高纯SiH4为气源在P型<100>晶向单晶硅片上、衬底温度600℃、射频(13.56MHz)电源功率50W时沉积非晶硅薄膜,利用高温真空退火制作纳米晶粒多晶硅薄膜.采用x射线衍射仪(XRD)、Raman光谱、AFM测量和分析薄膜微结构及表面形貌,实验结果表明,退火温度为800℃时非晶硅薄膜晶化,形成择优取向为<111>晶向的多晶硅薄膜;退火温度增加,Raman谱TO模和TA模强度逐渐减弱;AFM给出800℃退火后薄膜晶粒明显细化,形成由20～40nm大小晶粒组成的多晶硅薄膜,薄膜晶粒起伏程度明显减弱.     

多晶硅薄膜的铝诱导晶化法制备及其晶粒的择优取向特性

采用铝诱导非晶硅薄膜晶化技术制备了多晶硅薄膜,并研究了多晶硅的成核和生长特性。非晶硅薄膜采用等离子体增强化学气相沉积法制备,其表面沉积铝薄膜后经不同温度的氮氛围退火处理。结果表明,退火后的硅薄膜层与铝层发生置换,所生长的多晶硅颗粒的平均尺寸约为150nm。X射线衍射分析结果揭示,薄膜的晶向显著依赖于退火温度,较低温度下,铝诱导晶化速率较慢,薄膜的优化晶向与非晶硅薄膜中团簇的初始原子排列趋势紧密相关。而较高温度下,铝诱导晶化促使多晶硅(111)择优成核及随后的固相生长。     

金属镍诱导p型多晶硅薄膜的光电性能研究

利用电子束蒸镀方法及重掺杂p型硅为蒸发源在K8玻璃衬底上沉积非晶硅薄膜,采用镍诱导晶化法在氮气氛围下进行退火处理制备出p型多晶硅薄膜.研究了不同温度热处理条件对p型多晶硅薄膜的光电性能的影响,通过霍尔测量、拉曼光谱、原子力显微镜、紫外-可见光吸收光谱等测试手段对薄膜进行分析.结果表明,随着晶化温度的提高晶化程度先增强后...     

SiCl4/H2为气源低温沉积多晶硅薄膜低温电学特性的研究

对用SiCl4/H2为源气体、采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备的多晶硅薄膜进行了低温电学特性的研究.实验结果表明,多晶硅薄膜的暗电导强烈依赖于温度,在300～90K的温度范围内呈现不同的导电特性.对多晶硅薄膜,其导电特性还与晶化率有关,晶化率越大电导率越大.测量数据表明,低晶化率薄膜电输运主要由电子热发射跃过势垒所贡献,但对于高晶化率的薄膜要同时考虑电子隧穿对电导的影响.     

100μm大晶粒多晶硅薄膜的铝诱导法制备

以Corning Eagle 2000玻璃为衬底,用磁控溅射法制备了glass/a-Si/Si O2/Al叠层结构,于Ar气保护下退火,制备了具有很强的(111)择优取向,最大晶粒尺寸达100μm的铝诱导晶化多晶硅薄膜。研究结果表明,非晶硅的氧化时间越长,所制备的多晶硅晶粒尺寸越大,当氧化时间达约47h后,再延长氧化时间对薄膜性能的影响不明显。还发现退火温度越高,晶粒越小,但是反应速率越快。     

快速热处理对(Ba,Sr)TiO3薄膜晶化行为的影响

采用射频溅射法在Si(111)基片上制备了(Ba,Sr)TiO3(BST)薄膜,并对制备的薄膜进行了快速退火热处理.采用X射线衍射和原子力显微镜分析了退火温度、退火时间和加热速度对BST薄膜晶化行为的影响.研究结果表明,BST薄膜的晶化行为强烈依赖于退火温度、退火时间和加热速度.BST薄膜的结晶度随退火温度的升高而提高.适当的热处理可降低BST薄膜的表面粗糙度,BST薄膜的表面粗糙度随退火温度的升高经历了一个先降低后增大的过程,但退火后BST薄膜的表面粗糙度都小于制备态薄膜的表面粗糙度.BST薄膜的晶粒尺寸随退火温度的升高经历了一个先增大后减小的过程.随退火时间的延长,BST薄膜的特征衍射峰越来越强,薄膜的晶化程度越来越高.随退火时问的延长,BST薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度也经历了一个先增大后减小的过程.BST薄膜的晶粒大小主要由退火温度决定.高的升温速率可获得较小的晶粒.