非晶硅薄膜YAG激光微晶化晶粒生长研究

以单晶硅(111)为衬底,以等离子体增强化学气相沉积技术制备的非晶硅薄膜为前驱物,采用YAG激光晶化技术实现从非晶硅薄膜到纳米晶硅薄膜的相变过程。采用X射线衍射仪和原子力显微镜对YAG激光晶化薄膜进行了表征与分析。结果表明:薄膜的晶粒尺寸在纳米级;随着激光脉冲频率的增加,晶粒尺寸先变大后变小,其最佳结晶频率区间为10～12 Hz。     

非晶硅薄膜的YAG激光晶化工艺研究

应用YAG激光器在不同工艺条件(激光脉冲频率及脉宽)下对非晶硅薄膜进行了微晶化处理。采用XRD和AFM对所制薄膜的物相结构和表面形貌进行了分析,并探索了激光脉冲占空比对非晶硅薄膜晶化的影响。结果表明,非晶硅薄膜在不同激光脉冲占空比情况下的结晶变化趋势均为多晶硅衬底表层先非晶化,后与非晶硅薄膜一起结晶,而利于其结晶的最佳占空比为1/25。已晶化硅薄膜的晶粒尺寸随占空比的增加先变大后变小。     

连续氩氪离子激光晶化非晶硅薄膜的研究

为了研究连续激光晶化非晶硅薄膜中激光功率密度对晶化效果的影响,利用磁控溅射法制备非晶硅薄膜,采用连续氩氪混合离子激光器对薄膜进行退火晶化,用显微喇曼光谱测试技术和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜在5ms固定时间下不同激光功率密度对晶化效果的影响,并对比了普通玻璃片和石英玻璃两种衬底上薄膜晶化过程的差异。结果表明,在一定激光功率密度范围内(0kW/cm2~27.1kW/cm2),当激光功率密度大于15.1kW/cm2时,普通玻璃衬底沉积的非晶硅薄膜开始实现晶化;随着激光功率密度的增大,晶化效果先逐渐变好,之后变差;激光功率密度增大到24.9kW/cm2时,薄膜表面呈现大面积散落的苹果状多晶硅颗粒,晶粒截面尺寸高达478nm ;激光功率密度存在一个中间值,使得晶化效果达到最佳;石英衬底上沉积的非晶硅薄膜则呈现与前者不同的结晶生长过程,当激光功率密度为19.7kW/cm2时,薄膜表面呈现大晶粒尺寸的球形多晶硅颗粒,并且晶粒尺寸随着激光功率密度的增大而增大,在 27.1kW/cm2处晶粒尺寸达到最大5.38m。研究结果对用连续激光晶化法制备多晶硅薄膜的研究具有积极意义。     

平顶绿光晶化制备多晶硅薄膜

利用倍频Nd∶YAG激光器使玻璃基底上沉积的非晶硅薄膜成功实现了晶化.YAG激光器的倍频绿光经蝇眼透镜阵列整形后得到一光强均匀分布的平顶光束,并用此光束对非晶硅薄膜进行扫描晶化处理.分别测量了激光晶化前后薄膜的拉曼谱和表面形貌.测量结果表明,非晶硅实现了到多晶硅的相变,且晶化处理后表面起伏度明显增大.根据拉曼谱的数据计算了不同激光能量密度下薄膜的粒度大小和结晶度.结果表明,在一定能量密度(400～850 mJcm2)范围内,结晶膜的晶粒粒度和结晶度随激光能量密度升高而增大.然而能量密度大于1000 mJ/cm2后,检测不到明显的多晶硅特征峰.激光能量密度在850 mJ/cm2左右可得到最佳晶化效果.     

非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究

利用Kr准分子激光器晶化非晶硅薄膜, 研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响.利用X 射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析.实验结果表明, 在激光频率为1 Hz 的条件下, 能量密度约为180 mJ/cm2时,准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变;当大于晶化阈值180 mJ/cm2小于能量密度230 mJ/cm2时, 随着激光能量密度增大, 薄膜晶化效果越来越好;激光能量密度为230 mJ/cm2时, 晶化效果最好、晶粒尺寸最大, 约60 nm, 并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长;脉冲次数50 次以后对晶化的影响不大.     

本征非晶硅薄膜的准分子激光晶化

为了减低非晶硅薄膜太阳能电池的光致衰减效应和提高其光电转换效率,用等离子体化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜,用波长为248nm的KrF准分子激光器激光晶化了非晶硅表层,用共焦显微喇曼测试技术研究了非晶硅薄膜在不同的激光能量密度和不同的频率下的晶化状态,并用扫描电子显微镜测试晶化前后薄膜的形貌。结果表明,随着激光能量密度的增大,薄膜晶化效果越来越好,能量密度达到268.54mJ/cm2时晶化效果最好,此时结晶比约为76.34%;最佳的激光能量密度范围是204.99mJ/cm2~268.54mJ/cm2,这时薄膜表面晶化良好;在1Hz~10Hz范围内,激光频率越大晶化效果越好;晶化后薄膜明显出现微晶和多晶颗粒,从而达到了良好的晶化效果。     

Ni金属诱导晶化非晶硅(a-Si:H)薄膜

对在氢化非晶硅薄膜（a-Si：H）上溅射金属Ni的样品进行金属诱导晶化（MIC）／金属诱导横向晶化（MILC），制备多晶硅薄膜（p-Si）的上艺及薄膜特性进行了研究。XRD测最结果表明非晶硅在500℃退火1h后就已经全部晶化。金属诱导晶化的优选晶向为（220）．而且晶粒随退火时间的延长而长大。非晶硅薄膜样品500℃下退火6h后的扫描电镜照片显示，原金属镍覆盖区非晶硅全部晶化．晶粒均匀．平均晶粒大小约为0．3μm，而且已经发生横向晶化。EDS测试Ni在晶化的非晶硅薄膜中的原子百分含量分析表明，金属Ni在MILC过程中的作用只是催化晶化．除了少量残留在MILC多晶硅中外．其余的Ni原子都迁移至晶化的前沿。500℃下退火20h后样品的Raman测试结果也表明．金属离子向周边薄膜扩散．横向晶化了非晶硅薄膜。     

铝诱导多晶硅薄膜籽晶层的电学性质

利用磁控溅射系统在玻璃衬底上制备出具有玻璃∕铝∕非晶硅的多层膜结构样品,然后在管式退火炉中以一定的温度退火,使非晶硅晶化形成多晶硅薄膜籽晶层。扫描电子显微镜(SEM)及光学显微镜测试表明,铝诱导结晶后样品中的铝层已被完全置换为连续并且厚度均匀的多晶硅层,多晶硅晶粒的平均尺寸为23μm。喇曼光谱测试和X射线衍射(XRD)分析表明,多晶硅薄膜籽晶层具有良好的结晶质量,并且具有高度的(111)择优取向。霍尔测试结果表明,铝诱导多晶硅薄膜籽晶层属于高浓度p型掺杂,掺杂浓度达到了1018/cm3。分析认为铝在非晶硅晶化过程中不仅扮演了诱导金属的角色,还起到了掺杂的作用。     

脉冲Nd:YAG激光器选区晶化制备多晶硅薄膜

采用三倍频后的Nd:YAG固体脉冲激光系统(波长为355 nm)选区诱导晶化非晶硅薄膜,以制备多晶硅薄膜。分别测试了激光晶化前后薄膜的表面形貌和拉曼光谱。在文中分析了400 nm厚薄膜在激光扫描前后的表面形貌变化。拉曼光谱显示薄膜的晶化程度随着激光能量的增加而提高。最优的激光晶化能量密度与薄膜的厚度相关。对于300 nm和400 nm厚的非晶硅薄膜,有效晶化非晶硅的能量密度分别在440-634 mJ/cm²,777-993 mJ/cm²之间。在激光能量密度分别为634 mJ/cm²,975 mJ/cm²和1571 mJ/cm²时,300 nm、400 nm和500 nm厚薄膜达到最好的晶化效果。     

固体纳秒激光器应用于非晶硅薄膜结晶的研究

多晶硅薄膜比非晶硅薄膜具有更高的电子迁移率,在器件中表现出更优良的性能,脉冲激光结晶非晶硅薄膜制备多晶硅薄膜的方法具有热积存小、对衬底影响小、成本低等优点。使用532 nm固体纳秒激光器进行了非晶硅薄膜激光结晶实验,为了解决直接使用高斯光束结晶时因光斑能量分布带来的结晶效果不均匀,首先基于光束整型系统将圆形的高斯光束整型成为线性平顶光束,而后研究单脉冲能量密度、脉冲个数、非晶硅薄膜厚度对结晶效果的影响。结果表明,线性平顶光束用于非晶硅薄膜结晶具有更好的均匀性,对于100 nm非晶硅薄膜,随着能量密度的增加,晶粒逐渐变大,直到表面出现热损伤,最大晶粒尺寸约为1 μm×500 nm。随着脉冲个数的增加,表面粗糙度有减小的趋势,观察到的最小粗糙度约为2.38 nm。对于20 nm超薄非晶硅薄膜,只有当能量密度位于134 mJ/cm2和167 mJ/cm2之间、脉冲个数大于或等于八个时才能观察到明显的结晶效果。     

激光能量对沉积纳米Si薄膜晶粒尺寸的影响

为了制备纳米硅薄膜,采用脉冲激光沉积系统,保持靶材和衬底间距不变,在不同激光能量条件下,得到一系列纳米Si薄膜。利用喇曼散射光谱和X射线衍射谱对晶粒尺寸进行了计算和分析,取得了几组数据。结果表明,改变脉冲激光能量时,纳米Si晶粒平均尺寸均随能量的增强先增大后减小;在单脉冲能量为300mJ时制备的纳米Si晶粒平均尺寸最大,为8.58nm。这一结果对纳米硅薄膜制备的研究有积极意义。     

非晶硅薄膜激光晶化及其结构分析

以射频(频率为13.6MHz)磁控溅射系统制备的非晶硅薄膜为前驱物,采用激光晶化技术实现从非晶硅薄膜到纳米晶硅薄膜的相变过程。采用拉曼光谱仪和高分辨透射电镜对激光晶化薄膜的组织结构进行了研究。结果表明:薄膜由非晶硅结构转变为微晶硅结构,微晶硅晶粒尺寸在纳米级。激光晶化存在一个最佳工艺参数,功率太高或太低都不利于晶化。     

微波退火非晶硅薄膜低温晶化研究

多晶硅薄膜晶体管以及其独特的优点在液晶显示领域中起着重要的作用。为了满足在普通玻璃衬底上制备多晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器,低温制备（＜600℃高质量多晶硅薄膜已成为研究热点。文章研究了一种低温制备多晶硅薄膜的新工艺;微波退火非晶硅薄膜固相晶化法,利用X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜分析了微波退火工艺对非晶硅薄膜固相晶化的影响,成功实现了低温制备多晶硅薄膜。     

退火氧压对Zn_(0.99)Fe_(0.01)O薄膜的结晶质量及其激光感生电压效应的影响

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Al2O3衬底上成功制备了Zn0.99Fe0.01O薄膜,研究了退火氧压对Zn0.99Fe0.01O薄膜的晶体结构及其激光感生电压(LIV)效应的影响。X射线衍射仪分析结果表明,Zn0.99Fe0.01O具有六角纤锌矿结构,并且是沿[001]取向近外延生长。同时随着退火氧压的增大,薄膜的晶粒尺寸先增大后减小,退火氧压为2000 Pa时薄膜晶粒尺寸最大,结晶质量最好。另外在10°倾斜的Al2O3单晶衬底上制备的Zn0.99Fe0.01O薄膜在3000 Pa的退火氧压下可以观察到最大的LIV信号,达到79.5 mV。     

PECVD制备纳米晶多晶硅薄膜

以Si(100)为衬底,采用磁控溅射和射频等离子体增强化学气相沉积系统制备了Si(100)/Al膜/非晶Si膜结构的样品。对该样品进行Al诱导真空退火以制备多晶硅薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)和AFM分析薄膜微结构及表面形貌。实验结果表明,在经过500℃、550℃Al诱导退火后,形成了择优取向为〈111〉晶向的多晶硅薄膜。AFM给出了550℃退火后薄膜表面形貌,为100～200nm大小的圆丘状硅晶粒,密集排列在薄膜表面;并对Al诱导真空退火晶化的机理进行了分析。     

溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法在锌片和硅片表面制备氧化锌薄膜.采用XRD、SEM等分析测试手段对比了不同的配置比和衬底对氧化锌薄膜的相组成和显微形貌的影响.实验结果表明:与Si片相比,Zn片衬底对样品的衍射峰幅度产生一定的影响;所制备出来的样品都在衍射角2θ=34.4°附近出现衍射峰;当Zn2+浓度不同时,得到的ZnO薄膜的形貌不同.