PECVD制备氢化非晶硅薄膜的氢含量研究

采用等离子增强化学气相沉积工艺在硅片上制备a-Si:H薄膜,用傅里叶变换红外光谱仪测试薄膜的红外光谱吸收峰。研究了衬底温度、工艺压强和氢气稀释比对a-Si:H薄膜中氢含量的影响。结果表明,随着衬底温度升高,氢含量显著减小;压强增大时,氢含量也增大;氢气稀释比增大,氢含量反而减小。选择适当的工艺参数,可以控制a-Si:H薄膜的氢含量,从而改善a-Si:H薄膜性能和微结构。研究结果对低温多晶硅制造工艺也有一定的指导意义。     

衬底温度对氢离子束辅助磁控溅射制备a-Si∶H薄膜结构特性的影响

利用氢离子束辅助磁控溅射制备氢化非晶硅薄膜(a-Si∶H),借助拉曼光谱仪、红外光谱仪和椭圆偏振光谱仪等分析测试手段,研究衬底温度对a-Si∶H薄膜结构特性影响规律。结果表明在合适的衬底温度下氢离子束辅助磁控溅射制备的a-Si∶H薄膜具有较好短程有序度和中程有序度;当衬底温度为200℃时,薄膜的结构特性最优,a-Si∶H薄膜的次带吸收系数为0.46 cm~(-1)、氢含量为10.36%(原子比)、微结构因子为0.68和光学带隙为1.94 e V。     

射频功率对RF-PECVD法制备纳米硅薄膜结构特征和光学特性的影响

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在石英衬底上制备了氢化纳米硅(nc-Si∶H)薄膜。其中衬底温度为250℃,H2稀释比为99%,反应压强为133Pa和射频功率为20～60W。采用α-台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和紫外-可见光分光光度计等对薄膜的结构特征和光学特性进行了测试研究。结果表明,随着射频功率的增大,nc-Si∶H薄膜的沉积速率增加,晶化率提高,晶粒尺寸增大和氢含量减小,同时薄膜的吸收系数增强,光学带隙变窄,结构有序性增强和带尾态宽度减小。     

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。     

SiCl4/H2辉光放电等离子体中电子特性的在线检测

SiCl4/H2混合气体被公认为低温沉积纳米晶以及多晶硅薄膜最具潜力的气源之一.首次利用加热可调谐Langmuir探针对等离子体增强化学气相沉积系统中的SiCl4/H2放电等离子体的电子浓度和电子平均能量进行了在线检测,并分析了电子特性随系统各参数:气体压强、射频功率及氢稀释度RH的变化规律.实验结果表明:随着气体压强的升高,电子浓度不断增大而电子平均能量不断减小;增大射频功率或减小氢稀释度RH,电子浓度和电子平均能量都相应增大.此外,并对实验结果进行了定性或半定量分析.本研究工作将有助于更好地理解SiCl4/H2放电机理,改善并优化沉积优质多晶硅薄膜的工艺参数.     

HWCVD工艺参数对a-Si∶H薄膜结构及其对单晶硅片钝化效果的影响研究

采用HWCVD法双面沉积a-Si∶H膜钝化n-Cz-Si片表面,利用光谱型椭偏测试仪和傅里叶红外光谱仪研究沉积气压、电流和热丝衬底间距对a-Si∶H薄膜结构及钝化性能的影响。结果表明,(1)薄膜中SiH2键相对SiH键含量随气压升高逐渐减少,随电流增大先减少后增大;(2)热丝衬底间距4.0cm相比7.5cm沉积的a-Si∶H薄膜微观结构中,SiH2键相比SiH键的比例更高,钝化效果也更好;(3)本文范围内,工艺参数分别为热丝衬底间距4.0cm时气压1.5Pa,沉积电流21.5A情况下钝化效果最优,钝化后硅片的表面复合速率为2.9cm/s。     

衬底温度和氢气退火对ZnO:Al薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了性能良好的透明导电ZnO:Al薄膜,并研究了衬底温度和氢气退火对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,衬底加热可以改善薄膜结晶质量和c轴择优取向,减小内应力,并提高其电学性能。经稀释氢气退火后,500℃沉积的薄膜电阻率由9.4×10-4Ω.cm减小到5.1×10-4Ω.cm,迁移率由16.4cm2.V-1.s-1增大到23.3 cm2.V-1.s-1,载流子浓度由4.1×1020cm-3提高到5.2×1020cm-3,薄膜的可见光区平均透射率仍达85%以上。禁带宽度随着衬底温度的升高和氢气退火而展宽。     

脉冲磁控溅射沉积微晶硅薄膜工艺研究

采用脉冲磁控溅射法制备氢化微晶硅薄膜,利用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜和四探针测试仪对薄膜结构和电学性能进行表征和测试,研究了衬底温度、氢气稀释浓度和溅射功率对硅薄膜结构和性能的影响。结果表明:在一定范围内,通过控制合适的衬底温度、增大氢气稀释浓度及提高溅射功率,可以制备高质量的微晶硅薄膜。在衬底温度为400℃、氢气稀释浓度为90%及溅射功率为180W的条件下制备的微晶硅薄膜,其晶化率为72.2%,沉积速率为0.48nm/s。     

PECVD法沉积氢化非晶硅薄膜内应力的研究

利用等离子体增强化学气相沉积技术在硅基底上沉积了氢化非晶硅(α-Si:H)薄膜,通过纳米压入仪、电子薄膜应力分布仪、傅里叶变换红外光谱仪等表征技术,研究了沉积时的工艺参数(射频功率、沉积温度、工作压强)对薄膜内应力的影响,对薄膜的本征应力、热应力进行分析,并探讨了射频功率对薄膜红外吸收光谱的影响。研究结果表明,提高射频功率能够使薄膜从张应力转变为压应力,且压应力随射频功率的增大而增大;提高工作压强能够使薄膜从压应力转变为张应力;应力随沉积温度的升高而增大;薄膜中氢含量、SiH组态、SiH2组态含量随射频功率的增大而增大。通过优化工艺,得到了沉积具有较小张应力薄膜的工艺参数(射频功率30W,沉积温度250℃,气体流量80cm3/min(标准状态),工作压强67Pa),并将其成功应用于非晶硅薄膜自支撑悬空结构。     

离子束溅射生长非晶Si薄膜的研究

用离子束溅射法制备了不同衬底温度的非晶硅(a-Si)薄膜,用双四探针法测量了不同温度下的电阻率,用喇曼散射及原子力显微镜表征了薄膜显微结构.结果发现随着衬底温度的升高,薄膜的电阻率逐渐增大,衬底温度为室温的a-Si薄膜质量较好且从其表面形貌可观察到少量Si晶粒的存在.     

氢稀释比与衬底温度对硅基薄膜相变及其光电性能影响的研究

采用热丝辅助微波电子回旋共振化学气相沉积法(HWAMWECR-CVD),通过改变衬底温度及氢稀释比制备了系列硅基薄膜,研究了衬底温度及氢稀释比对薄膜由非晶相转晶相相变及其光电性能的影响。研究结果表明,当采用低温制备硅基薄膜时,衬底温度和氢稀释比的提高都有利于非晶相向晶相的转变,但提高氢稀释比对相变的影响更为显著;晶化比越高并不代表薄膜光电性能越好,95%氢稀释比条件下制备的微晶硅薄膜具有优良的光电性能。     

nc-Si:H薄膜的内应力特性研究

测试了采用PECVD生长的氢化纳米硅(nc-Si：H)薄膜的内应力。利用XRD、Raman、AFM、HRTEM研究了nc-Si：H薄膜的微结构，用全场薄膜应力测试仪测量了nc-Si：H薄膜的内应力。结果表明：nc-Si：H薄膜的内应力与薄膜的微结构密切相关，强烈依赖于制备工艺。压应力随掺杂浓度的提高而增加；在一定功率密度范围内掺磷nc-Si：H薄膜的压应力随功率密度增加而减少，并过渡为张应力；在373-523K之间，掺硼nc-si：H薄膜的压应力随衬底温度升高而增加；nc-Si：H薄膜的压应力随氢气对硅烷稀释比的变化而变化。     

束流对氢离子源辅助磁控溅射制备a-Si:H薄膜结构特性的影响

利用氢离子源辅助磁控溅射制备氢化非晶硅薄膜(a-Si:H),借助拉曼光谱仪、红外光谱仪和椭圆偏振光谱仪等分析测试手段,研究氢离子源束流对a-Si:H薄膜结构特性影响规律。结果表明采用氢离子源辅助磁控溅射制备a-Si:H薄膜,有利于改善a-Si:H薄膜结构特性;当离子源束流为5 mA时,薄膜的结构特性最优,a-Si:H薄膜在0.8 eV处的吸收系数、氢含量、微结构因子和光学带隙分别是0.7 cm~(-1)、10.2%(原子比)、0.47和2.02 eV。表明采用氢离子源辅助磁控溅射制备a-Si:H薄膜满足器件要求。     

氩气压强对柔性衬底ZnO∶Al薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射技术在柔性衬底聚酰亚胺(PI)上制备ZnO∶Al透明导电薄膜,研究氩气压强对样品薄膜结构、形貌和光电性能的影响,并与玻璃衬底进行了对比。结果表明:所有制备的ZAO薄膜都是六方纤锌矿结构且具有高度的c轴择优取向;氩气压强对样品薄膜的性能有较大影响,具体表现在:随着压强的增大,晶粒尺寸先增大后减小,方块电阻值先减小后增大,最小值出现在压强为12Pa,其值为12Ω/sq,600~800nm薄膜的相对透射率为94%,高于玻璃衬底的相对透射率。     

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1μm左右的B轻掺杂a-Si∶H光电导层，得到了a-Si∶H的暗电导率与淀积工艺参数和B掺杂比关系的实验曲线，利用该曲线确定了最佳工艺参数和最佳掺杂比。测量了最佳参数下淀积的a-Si∶H薄膜的电学和光学性能及其受掺杂比的影响。结果表明，当B掺杂比增大时，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，线性吸收系数显著增大，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。     

PET衬底上ITO薄膜的制备及光电性能

用脉冲磁控溅射法在柔性衬底聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜,研究了溅射气压、时间和衬底温度等工艺条件对ITO薄膜光电性能的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜的物相结构与表面形貌进行了分析。结果表明:薄膜的平均晶粒尺寸随衬底温度的升高而增大;当溅射时间增加时,方块电阻与光透过率均减小;当衬底温度升高时,方块电阻减小,可见光透过率增大。     

SnO2纳米薄膜氢敏特性的研究

采用溶胶-凝胶法制备了SnO2氢敏纳米薄膜.将0.1和0.05mol/L的SnO2溶胶溶液旋涂在Au叉指电极衬底而制得.通过测量在不同温度下SnO2纳米氢敏薄膜的电阻信号来表征其氢敏特性.当温度为250℃时,试样的灵敏度较低,并且响应时间也比较长.温度为300℃时试样的灵敏度较高,响应时间也明显缩短.0.05mol/L溶胶溶液旋涂10层制备的样品在300℃氢气浓度为2.0×10-3时,灵敏度达到了178,响应时间为3.5s.同时实验还发现试样对氢气的响应时间随着氢气浓度的增加先增大再减小.     

高电导率高晶化率p型微晶硅薄膜的制备

利用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以B2H6为掺杂剂,在玻璃衬底上制备了厚度为40nm左右的p型微晶硅薄膜.为获得高电导率高晶化率的薄膜,采用正交实验法对衬底温度、氢稀释比及硼烷掺杂比等主要沉积参数进行初步优化.Raman光谱和电导率测试结果表明:(1)在实验选取的参数范围内,衬底温度是影响薄膜暗电导率和晶化率的最主要因素,其次是氢稀释比,硼烷掺杂比的影响相对较小;(2)通过正交优化,获得了暗电导率为2.05S·cm-1、晶化率为86%的p型微晶硅薄膜.     

用于室温红外探测器热敏材料的PECVD掺硼a-Si薄膜的研究

采用PECVD法制备用于室温红外探测器中热敏感材料的掺硼a-Si薄膜。通过系统地研究气体流量、射频功率与衬底温度等制备工艺条件与薄膜的电导率、含氢量和电阻温度特性的相关性,得到了最佳的工艺条件,并利用其制备出了探测灵敏度高达2.17×108cmHz1/2W-1的a-Si室温红外探测器。     

Ar工作压强对磁控溅射Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆薄膜成分的影响

采用直流磁控溅射技术在单晶硅衬底上沉积Ni-Mn-Ga铁磁性形状记忆薄膜.试验结果表明,Ar工作压强对Ni-Mn-Ga薄膜化学成分有显著影响.Ni含量随Ar工作压强的升高呈先增加后减少的趋势,Mn含量呈先减少后增加的趋势,Ga含量几乎呈线性减少的趋势.随Ar工作压强的升高,薄膜的e/a值逐渐增大,薄膜的相变温度逐渐升高,室温下可以获得具有四方结构马氏体相的Ni-Mn-Ga薄膜.