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。     

Cw laser crystallization of glow discharge a-Si:H on glass substrates

Glow discharge hydrogenated amorphous Si films were crystallized using a cw Ar laser. The properties of the crystallized films were studied by optical and electron microscopy, electrical measurements and elastic recoil detection (ERD) analysis. In addition, a preferential plasma etching technique was used to determine the degree of crystallization. Large (>3 μm) high quality crystallites were induced above a threshold laser power of 100 W/cm by an explosive crystallization process. This was accompanied by the formation of bubbles and ejection of material from the crystallization centers. The sheet resistivity decreased by five to six orders of magnitude. Some 50–90% of the hydrogen remained in the films after laser annealing. A simple model shows that solid state diffusion accounts for the final hydrogen distribution in the laser annealed films. The use of this material for the fabrication of devices on glass substrates is discussed.     

掺杂室沉积本征微晶硅材料及其在太阳能电池中的应用

在掺杂P室采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（VHF—PECVD）技术,制备了不同硅烷浓度条件下的本征微晶硅薄膜．对薄膜电学特性和结构特性的测试结果分析表明：随硅烷浓度的增加,材料的光敏性先略微降低后提高,而晶化率的变化趋势与之相反;X射线衍射（xRD）测试表明材料具有（220）择优晶向．在P腔室中用VHF—PECVD方法制备单结微晶硅太阳能电池的i层和p层,其光电转换效率为4．7％,非晶硅／微晶硅叠层电池（底电池的p层和i层在P室沉积）的效率达8．5％．     

掺杂室沉积本征微晶硅材料及其在太阳能电池中的应用

在掺杂P室采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,制备了不同硅烷浓度条件下的本征微晶硅薄膜.对薄膜电学特性和结构特性的测试结果分析表明:随硅烷浓度的增加,材料的光敏性先略微降低后提高,而晶化率的变化趋势与之相反;X射线衍射(XRD)测试表明材料具有(220)择优晶向.在P腔室中用VHF-PECVD方法制备单结微晶硅太阳能电池的i层和p层,其光电转换效率为4.7%,非晶硅/微晶硅叠层电池(底电池的p层和i层在P室沉积)的效率达8.5%.     

An investigation of microcrystalline films produced by a dc glow discharge in silane and hydrogen

Microcrystalline and amorphous Si:H films have been produced in a dc cathodic discharge in atmospheres containing silane diluted in hydrogen. The composition of the discharge atmosphere has a strong effect on the nucleation of microcrystalline Si:H films. Dopants such as boron enhance the formation of microcrystals while higher silanes such as disilane inhibit crystallization. The presence of other gases in the discharge atmosphere generally inhibits the formation of microcrystals. Research reported herein was supported by Solar Energy Research Institute, under Contract No. XG-0-9372-1, and by RCA Laboratories, Princeton, NJ, 08540, U.S.A.     

用金属诱导-准分子激光晶化法制备多晶硅薄膜

提出了一种新的晶化方法——金属诱导-准分子激光晶化法(MI-ELA)。该方法在制备多晶硅(p-Si)薄膜中包括两个步骤：第一步是用镍金属诱导方法(MIC)通过热退火形成NiSi2；第二步是再通过准分子激光退火方法(ELA)晶化形成p-Si。通过用XRD、Raman与SEM测试，研究了p-Si的结晶性和表面形貌特征。研究发现，MI-ELA方法制备的p-Si与传统的ELA方法和MIC方法相比在形貌上不一样，而且从XRD的特征峰强度可以看出在结晶度上有进一步提高。这个结果源于用MIC方法形成的且与e-Si晶格匹配的NiSi2在ELA中起到晶核的作用。这种晶化方法说明，在ELA中，晶粒生长不再仅仅依赖于熔融非晶硅和氧化物表面上残存的随机的固体a-Si作为成核媒介。这种方法不但可以提供晶粒稳定生长条件，而且也可能使获得更大晶粒粒度的激光晶化能量展宽。     

用激光与基质隔离技术制备微晶镍和无定形镍铝合金

利用脉冲激光加热的特点,结合超低温基质隔离技术,制得了结构疏松的微晶镍和无定形镍铝合金及其超细微粒,粒径可达5～10nm。用γ-Al_2O_3基片收集的样品,用扫描电子显微镜放大1.2万倍看不出载有样品的基片与γ-Al_2O_3空白基片形貌的差别。这一方法适用于寻找新的金属催化剂、实验室制备金属微晶和无定形金属。     

利用快速退火法控制非晶硅薄膜中纳米硅粒尺寸

报道了利用快速退火法控制膜中纳米硅粒大小的方法,讨论了升温快慢与所形成的纳米硅粒大小的关系.     

快速光热退火法制备多晶硅薄膜的研究

为了制备应用于太阳电池的优质多晶硅薄膜,研究了非晶硅薄膜的快速光热退火技术。先利用 PECVD 设备沉积非晶硅薄膜,然后放入快速光热退火炉中进行退火。退火前后的薄膜利用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试其晶体结构及表面形貌,用电导率设备测试其暗电导率。研究表明退火温度、退火时间对非晶硅薄膜的晶化都有很大的影响,光热退火前先用常规高温炉预热有助于增大多晶硅薄膜的晶粒尺寸和暗电导率。     

中间层掺杂对具有隧穿结构的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO∶B中间层,研究了中间层掺杂情况对叠层电池短路电流密度、开路电压、填充因子、转换效率等性能的影响。实验结果表明:最佳的非晶硅/微晶硅叠层电池中间层为厚度较薄、掺杂浓度较高的ZnO∶B,有利于叠层电池整体性能的提高。最终,采用厚度为40 nm,B2H6流量为5 ml/min的ZnO∶B中间层,制备出了初始效率为12.2%、衰退率在8%以内的叠层电池。     

快速光热退火制备多晶硅薄膜

用等离子体增强型化学气相沉积先得到非晶硅薄膜,再用卤钨灯照射的方法对其进行快速光热退火,得到了多晶硅薄膜,它与传统退火相比,退火时间大大缩短.用XRD衍射谱、暗电导率和拉曼光谱等手段对其进行了测量.对部分样品的照射光做了滤波,滤掉了波长600 nm以下的光,发现这对晶化及晶粒尺寸都有一定的影响.