a-Si∶H/Al/a-Si∶H三层复合膜的低温晶化研究

采用真空热蒸发与PECVD方法 ,在特殊设计的“单反应室双沉积法”薄膜沉积设备中沉积a Si∶H/Al/a Si∶H三层复合薄膜 ,并利用XRD ,XPS及SEM等方法对薄膜在不同温度退火后的晶化行为进行了研究。结果表明 ,随着热处理过程的进行 ,金属Al逐步向表面扩散 ,在金属Al锈导下a Si∶H层出现晶化的温度不高于 2 5 0℃。在Al层厚度低于 2 2nm时 ,a Si∶H向晶态硅转变的量随着Al层厚度的增加而增加 ,而当Al层厚度大于 2 2nm后 ,a Si∶H向晶态硅转变的量与Al层厚度无关     

a—Si／CIS叠层太阳能电池的光诱导性能衰退和稳定性分析

基于pin结构a-Si:H太阳能电池中的空间电荷效应，讨论a-Si/CIS叠层太阳能电池的稳定性。结果表明，光生空穴俘获造成的a-Si:H中正空间电荷密度增加改变了电池内部的电场分布，普遍抬高a-Si:H薄膜中电场强度。在光照射下，空间电荷效应不会给a-Si/CIS叠层结构中的a-Si:H薄膜带来准中性区（低场“死层”），因而没有发生a-Si/CIS叠层太阳能电池顶电池（p-i-n a-Si:H)的光诱导性能衰退，a-Si/CIS叠层结构太阳能电池具有较高的光稳定性。     

掺硼nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)生长的系列掺硼氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜中纳米硅晶粒(nanocrystallinesilicon,简称nc-Si)有择优生长的趋势。用HRTEM、XRD、Raman等方法研究掺硼nc-Si:H薄膜的微观结构时发现:掺硼nc-Si:H薄膜的XRD只有一个峰,峰位在2θ≈47o,晶面指数为(220),属于金刚石结构。用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析掺硼nc-Si:H薄膜择优生长的原因是:适当的电场作用引起序参量改变,导致薄膜在适当的自由能范围内nc-Si的晶面择优生长。随着掺硼浓度的增加,nc-Si:H薄膜的晶态率降低并逐步非晶化。nc-Si随硅烷的稀释比增加而长大,但晶态率降低。nc-Si随衬底温度升高而长大,晶态率提高。nc-Si随射频功率密度的增大而长大,晶态率增大的趋势平缓。但未发现掺硼浓度、稀释比、衬底温度、射频功率密度的变化引起薄膜中nc-Si晶面的择优生长。     

Al诱导a-Si:H薄膜的晶化

采用等离子体化学气相沉积方法在镀Al玻璃及单晶Si衬底上制备了氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,研究了样品在不同的热处理过程中Al对其晶化过程的影响.X射线衍射测量发现,由于Al的存在使a-Si:H的晶化温度大幅度降低,并得到了有强烈(111)结晶取向的多晶Si薄膜.X射线光电子能谱分析表明,热处理过程中Al向Si薄膜表面的扩散降低了Si的成核温度.     

薄膜晶体管a－Si：H／a－SiN_x界面研究

对比ａ－Ｓｉ：Ｈ／ａ－ＳｉＮｘ界面附近ａ－Ｓｉ：Ｈ和体材料ａ－Ｓｉ：Ｈ的光致发光谱（ＰＬ）发现：随着ＳｉＮｘ中ｘ的增大，ＰＬ峰值向低能方向移动，相对发光强度减小。这是因为由于氮含量的增加，界面晶格不匹配加剧，导致悬挂键密度增多和深能级隙态密度增加。该观点得到Ｃ－Ｖ测试结果的证实。     

在Al/a—Si:H/C—Si薄膜系统中金属原子与无定形硅互作用的分析研究

非晶态半导体材料不仅是一种优质的太阳能电池材料,而且是一种很好的半导体器件表面钝化膜材料。用半绝缘性的a-Si:H膜代替Si0_2膜做硅表面钝化膜,能很好的屏蔽外电场和钝化层表面积累的电荷所产生的电场;能有效的阻挡金属钠离子移动。所以可以用来做成MIS,MISS等器件。然而,半缘绝性非晶硅薄膜和其它介质膜一样,与金属有互作用现象。严重时,能引起器件退化。本文就此互作用现象,对Al/a-Si:H/C-Si薄膜系统进行了AES及SEM实验分析,并提出了一些防止的措施。     

复合光导层液晶光阀的研究

介绍了一种具有柱状结构的a-Si：H／nc—Si复合光导层的液晶光阀，复合光导层是通过热蒸发和等离子体辉光放电沉积方法，采用Al诱导a-Si：H制成的。经过测试，这种柱状结构薄膜具有电导各向异性，其横向电导率小于纵向电导率。用这种薄膜制成的液晶光阀其分辨率达到5001p／inch。     

背电极ZnO:Al薄膜与n-a-Si:H膜接触特性的研究

本文分别采用电子束蒸发和磁控溅射的方法在n型掺杂(n-Si:H)膜上沉积了不同掺杂量和不同厚度的掺Al的Zn O(Zn O:Al)薄膜。通过I-V测试仪测试了两种方法制备的Zn O:Al薄膜与n-Si:H膜的接触特性,结果显示对于电子束蒸发制备的Zn O:Al薄膜,当掺杂浓度为2.5%时n-a-Si:H/Zn O:Al的接触电阻最小,在厚度变化不大的情况下,n-a-Si:H/Zn O:Al的接触电阻随着Zn O:Al厚度的增加而增大。而磁控溅射制备的Zn O:Al薄膜,n-a-Si:H/Zn O:Al的接触电阻随着厚度的增加而不断减小。     

一种新型的ITO／TiSi2双层前电极a—Si：H太阳电池

如何提高ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳电池的转变效率和稳定性一直是人们最关心的问题。本实验采用一种新型的Ｇｌａｓｓ／ＩＴＯ／ＴｉＳｉ２／ｐｉｎ／Ａｌ双层前电极ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳电池,通过老化处理后发现,这种新型电池较之常规电池主要参数均改善,电池的稳定性明显提高。     

nc—Si／a—SiOx：H复合薄膜的结构及光吸收特性

采用PECVD技术制备的a－SiO     

磁控溅射技术制备硅纳米晶多层膜及微观结构表征

在室温下,分别利用常规磁控溅射和反应磁控溅射技术交替沉积Si薄膜和Si1-xNx薄膜在单晶硅基体上制备了Si/Si1-xNx纳米多层膜。接下来,在高温下对Si/Si1-xNx多层膜进行退火诱发各层中形成硅纳米晶。研究了Si1-xNx层厚度和N2流量沉积对Si/Si1-xNx多层膜中Si量子点形成的影响。TEM检测结果表明,N2流量为2.5mL/min时沉积的多层膜退火后形成了尺寸为20～30nm的等轴Si3N4纳米晶;N2流量为5.0mL/min时沉积的多层膜退火后在Si层和Si1-xNx多层中均形成了硅纳米晶,而在7.5mL/min N2流量下沉积的Si/Si1-xNx多层膜退火后仅在Si层中形成了硅纳米晶。     

氢等离子体加热法晶化a-Si:H薄膜

利用氢等离子体加热晶化n^ -a-Si：H／a-Si：H薄膜．可以在450℃的衬底温度下制备多晶硅薄膜。采用X射线衍射谱、Raman散射谱和扫描电子显微镜等手段进行表征和分析,研究了不同退火条件对薄膜晶化的影响。结果表明。随着射频氢等离子功率的提高、衬底温度升高和退火时间的增加,薄膜的晶化度呈现出增加趋势。     

氢化非晶硅薄膜制备及其椭圆偏振光谱测试分析

射频磁控溅射法制备a-Si:H薄膜,利用椭圆偏振光谱对不同气压下a-Si:H薄膜的厚度、折射率和消光系数进行了测试和研究。薄膜采用双层光学模型,通过Forouhi-Bloomer模型对椭圆偏振光谱参数进行拟合,获得450-850 nm光谱区域的a-Si:H薄膜光学参数值。结果表明,随着工作气压增加,薄膜厚度增厚,沉积速率升高;相同工作气压下,随偏振光波长增大,折射率呈下降趋势;相同波长偏振光下,折射率随工作气压上升而下降,折射率变化范围在3.5-4.1;消光系数随着工作气压增大呈略微增大的趋势。根据吸收系数与消光系数的关系,获得了薄膜的吸收谱,测算出不同工作气压下a-Si:H薄膜的光学带隙为1.63 eV-1.77 eV。     

织构ZnO:Al与p-μ c-Si:H薄膜接触特性的研究

用PECVD法在不同织构ZnO:Al上沉积了p-μc-Si:H薄膜,研究了不同织构ZnO:Al与p-μc-Si:H薄膜的接触特性,研究结果表明:在织构后的ZnO:Al上沉积的p-μc-Si:H薄膜的晶化率均大于在未织构的ZnO:Al上沉积的p-μc-Si:H薄膜,且织构ZnO:Al与p-μc-Si:H薄膜的接触电阻也均小于未织构的,且织构时间最佳点为15s。     

硼轻掺杂对a—Si：H光电导层性能影响的研究

用等离子体增强化学气相沉积法制备了厚为1um左右的B轻掺杂a-Si:H光电导层，得到了a-Si:H的暗电导率先减小后增大，并可发生几个数量级的变化，光电导率减小，折射率略有降低，线性吸收系数显增大，光学带隙减小，测量的数据表明，我们制备的B轻掺杂a-Si:H光电导层满足投影机用液晶光阀的要求。     

非均匀的纳米晶硅(nc-Si)薄膜的横向热伏效应

采用磁控溅射技术在石英衬底上沉积1层200nm厚的非晶硅(a-Si)薄膜,并用真空热蒸发在其上沉积两个横向接触的厚度不同(分别为50和100nm)的Al膜.将已沉积好的薄膜在N2气氛中600℃下退火45min,得到两个横向接触的具有不同晶化程度的纳米晶硅(nc-si)薄膜.利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了所制备样品的结构特性.由较厚Al膜诱导的nc-Si薄膜的Si晶粒平均尺寸为25nm,晶化率为56%;由较薄Al膜诱导的nc-Si薄膜的Si晶粒平均尺寸为15nm,晶化率为23%.实验发现在没有温度梯度的情况下,这两个不同晶化程度的nc-Si薄膜之间具有横向热伏效应.温度为273K时,其开路电压为1.2mV,短路电流为40nA;当温度达到373K时,其开路电压达到25mV,短路电流达到1.171μA.     

TiN/Si3N4纳米晶复合膜的微结构和强化机制

采用高分辨透射电子显微镜对高硬度的TiN/Si3N4纳米晶复合膜的观察发现,这类薄膜的微结构与Veprek提出的nc-TiN/a-Si3N4模型有很大不同：复合膜中的TiN晶粒为平均直径约10nm的柱状晶,存在于柱晶之间的Si3N4界面相厚度为0.5～0.7nm,呈现晶体态,并与TiN形成共格界面.进一步采用二维结构的TiN/Si3N4纳米多层膜的模拟研究表明,Si3N4层在厚度约＜0.7nm时因TiN层晶体结构的模板作用而晶化,并与TiN层形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应.由于TiN晶体层模板效应的短程性,Si3N4层随厚度微小增加到1.0nm后即转变为非晶态,其与TiN的共格界面因而遭到破坏,多层膜的硬度也随之迅速降低.基于以上结果,本文对TiN/Si3N4纳米晶复合膜的强化机制提出了一种不同于nc-TiN/a-Si3N4模型的新解释.     

a-Si∶H/a-SiC∶H多层薄膜的光、电特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,以SiH_4、CH_4和H_2为反应气体,在单晶硅和石英衬底上制备a-Si∶H/a-SiC∶H多层薄膜。利用透射电子显微镜(TEM)对样品的微结构进行了表征,同时对其电子输运性质和光吸收特性进行了实验研究。结果表明,本实验条件下制备的多层薄膜样品为非晶态多层薄膜结构,并且样品具有良好的周期性结构和陡峭的界面特性。室温条件下,样品在垂直方向上呈现出多势垒顺序共振隧穿特性。由于量子限制效应,当a-Si∶H势阱层厚度8nm,随着势阱层厚度减小,样品的光学带隙增大,光吸收系数减小。     

Ni—Co—P化学镀组织结构转变的研究

利用H－800透射电镜观察在不同温度下热处理的Ni-Co-P化学镀层的显微组织，分析了镀层的结构转变过程，研究结果表明，镀层在350℃以上热处理时，生以由非晶态向晶态的炜变，Co能显著提高化学镀的热稳定性，提高晶化转变温度。