准分子激光诱导非晶硅晶化制备多晶硅薄膜晶体管

讨论了用准分子激光诱导非晶硅晶化法制备多晶硅薄膜晶体管的结构与工艺优化问题。用 Xe Cl准分子激光器对 PECVD法生长的非晶硅薄膜进行了诱导晶化处理 ,成功制备了多晶硅薄膜晶体管 ,获得最大场效应迁移率为 1 4.5cm2 /V· s,亚阈值斜率为 1 .9V/dec,开关电流比为 1 .0× 1 0 6的器件性能。     

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。     

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.     

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。     

金属Ni诱导非晶硅薄膜晶化研究

采用金属镍诱导晶化非晶硅薄膜的方法制备多晶硅薄膜,研究了不同退火温度和退火时间对晶化效果的影响,使用SEM、EDS和XRD分析了薄膜的晶化效果。实验发现,非晶硅薄膜在460℃以下退火不能晶化,在460℃退火30min已全部晶化;随着退火温度升高或退火时间延长,晶化效果变好;退火2h之后晶体生长近乎饱和。     

激光波长对非晶硅薄膜晶化效果的影响

为研究波长对连续激光晶化非晶硅(a-Si) 薄膜过程的影响,利用连续Ar＋-Kr＋激光对a-Si薄膜晶 化,在5ms固定照射时间下,改变激光波长,采用拉曼光谱测试技术和场发射扫描电子显微 镜(SEM)研究在不同 激光功率密度下薄膜晶化后的特性。结果表明,a-Si薄膜的晶化阈值随着波长的 增大而增大,当波长为 458nm时薄膜晶化阈值为13.2kW/cm²,波长 为647nm时,晶化阈值为19.2kW/cm²;在激光功率密度范 围为0～27.1kW/cm²内,薄膜的最大晶化率受波长的影响相对较小 ,但总体也随着波长的增大而呈增大 趋势,当波长为647nm时,在激光功率密度26.5kW/cm²处,晶化率达到最大值75.85%。     

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。     

YAG激光晶化多晶硅

报道了采用YAG脉冲激光器对硅基薄膜进行晶化制备多晶硅的实验结果，其中主要针对以PECVD法制备的不同硅基薄膜（如非晶硅和微晶硅）为晶化前驱物，以及对激光能量的利用等问题进行了分析研究．实验发现，晶化需要基本的阈值能量流密度，而晶化硅基前驱物材料的结构，是决定此阈值的关键．延迟降温速率对激光晶化是一种较为有效的手段，并对所得的初步结果进行了讨论．     

YAG激光晶化多晶硅

报道了采用YAG脉冲激光器对硅基薄膜进行晶化制备多晶硅的实验结果,其中主要针对以PECVD法制备的不同硅基薄膜(如非晶硅和微晶硅)为晶化前驱物,以及对激光能量的利用等问题进行了分析研究.实验发现,晶化需要基本的阈值能量流密度,而晶化硅基前驱物材料的结构,是决定此阈值的关键.延迟降温速率对激光晶化是一种较为有效的手段,并对所得的初步结果进行了讨论.     

多晶硅薄膜的两步激光晶化技术

采用两步激光晶化技术获得了多晶硅薄膜，分析计算了激光晶化时薄膜中的温度分布及表面温度与激光功率密度的关系，利用计算结果并优化了激光晶化时的工艺参数，采用该技术制备了性能优良的顶栅多晶硅薄膜晶体管，测量了薄膜晶体管的转移特性与输入输出特性，从多晶硅薄膜的制备工艺上分析了提高薄膜晶体管性能的原因。     

近红外飞秒激光诱导非晶硅薄膜的晶化

1kHz的飞秒激光辐照在非晶硅薄膜后会使得辐照区域的薄膜产生晶化现象.拉曼光谱表明这个激光诱导晶化过程与入射激光的能量及其模式分布有密切的联系.扫描电镜观测发现激光辐照区域形成了粗糙的表面纹理,并且大量的晶粒形成在这个结构表面.这个晶化现象可能是由于爆炸晶化成核和晶粒外延生长共同作用的结果,进一步的研究表明这种飞秒激光...     

非晶硅太阳电池的衰减与退火

讨论了影响非晶硅太阳电池稳定性的因素,介绍了改善非晶硅材料稳定性的方法,进行了非晶硅太阳电池光致衰减测试.描述了电流注入退火和热退火对非晶硅太阳电池性能的改善.     

隔热结构中非晶硅的释H_2机理与工艺研究

对采用等离子增强化学气相淀积法(PECVD)制备的氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜进行了退火释H2实验,并对三文治结构膜层生长工艺作了改进。红外透射光谱表明:提高退火温度及增加退火时间会造成Si-H键断裂释放H2影响器件结构完整;不断改进设计,最终采用精简有效热敏面积及将退火工艺提前以扩张释H2渠道的方案,获得600℃退火后仍保持完整三文治结构的优化设计流程。     

水辅助准分子激光微加工硅的实验研究

为了研究脉冲激光在不同介质中的刻蚀特性,采用20ns短脉冲、248nm准分子激光(能量为150mJ~250mJ)分别在水和空气两种介质中对半导体单晶Si片进行微刻蚀实验研究。在实验的基础上,研究了两种介质中准分子激光刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌和刻蚀速率,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,水辅助激光微加工时,熔屑易从加工区排出,有助于提高加工的表面质量;同时,水的约束提高了冲击作用,使得刻蚀速率加快。     

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。     

Sputtered hydrogenated amorphous silicon

Hydrogenated a-Si, whose properties can be modified by impurity doping, can be produced either by decomposition of silane or by reactive sputtering of Si in an argon-hydrogen plasma. This article reviews advances made during the past few years in the preparation and characterization of films produced by the second method. The basic deposition conditions are summarized. The conclusions of analytical studies (photo-emission, infrared spectroscopy, and volumetric measurements of evolved gases), regarding the amount of hydrogen and its bonding configuration in the network, are outlined. The optical, carrier transport, photoconductivity and photoluminescence properties as a function of hydrogen content and doping are described. Electron drift mobilities, deduced from steady state and transient photoconductivity are presented. The transport and recombination properties are discussed with existing models of amorphous semiconductors, and are found to be consistent with atomic relaxations, i.e. polaronic effects.     

Impact of light soaking and thermal annealing on amorphous silicon thin film performance

Nowadays, there is a wide debate in literature related to the silicon thin films seasonal performance. Amorphous modules seem to react positively to the temperature, while the temperature parameters indicate a negative thermal response. Periodic fluctuations of nominal power due to light soaking and thermal annealing effects are observed. On the other hand, the module temperature reached in some open rack plants seems too low to activate annealing power regeneration process so that the seasonal performance trend may depend mainly on other effects such as spectral or irradiance. In the following paper, a model that allows to calculate the impact of all the phenomena that affect the photovoltaic performance is used. The light soaking and thermal annealing contributions are measured from outdoor data using two different methods. Both methods lead to similar results, and the model is able to reproduce the seasonal performance with an acceptable level of reliability on the day, hour, minute time scale. An analysis of each effect contribution to the seasonal performance is also provided. Thus, main open questions related to a‐Si thin films performance such as positive reaction to temperature and seasonal fluctuations are discussed. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

准分子激光电化学刻蚀硅的刻蚀质量研究

为了解决现有硅刻蚀工艺中存在的刻蚀质量等问题,采用激光加工技术和电化学加工技术相结合的工艺对硅进行了刻蚀,研究了该复合工艺的工艺特性。实验中采用248nm-KrF准分子激光作光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极n-Si上,实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上,研究了激光电化学刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌,并对横向刻蚀和背面冲击等质量问题进行了分析。结果表明,该工艺刻蚀的孔表面质量好、垂直度高;解决了碱液中Si各向异性刻蚀的自停止问题,具有加工大深宽比微结构的能力;也具有不需光刻显影就能进行图形加工的优越性。     

Low temperature crystallization of amorphous silicon using an excimer laser

Low temperature processing is a prerequisite for compatible technologies involving combined a-Si and poly-silicon devices or for fabricating these devices on glass substrates. This paper describes excimer-laser-induced crystallization of thin amorphous silicon films deposited by plasma CVD (a-Si:H) and LPCVD (a-Si). The intense, pulsed UV produced by the laser is highly absorbed by the thin amorphous material, but the average temperature is compatible with low temperature processing. The process produces crystallites whose structure and electrical characteristics vary according to starting material and laser scan parameters. The crystallized films have been principally characterized using x-ray diffraction, TEM, and transport measurements. The results indicate that crystallites nucleate in the surface region and are randomly oriented. The degree of crystallization near the surface increases as the doping level and/or deposited laser energy density is increased. The crystallite size increases with a power law dependence on deposited energy, while the conductivity increases exponentially above threshold for unintentionally doped PECVD films. The magnitude of the Hall mobility of the highly crystallized samples is increased by two orders of magnitude over that of the amorphous starting material.