用热蒸发法制备的Cu2ZnSnS4 薄膜的光电性能

在室温下用真空热蒸发法在玻璃基片上制备Sn/Cu/ZnS 前躯体膜层,然后对其在550C 下在硫气氛中硫化3小时以制得Cu₂ZnSnS₄ (CZTS) 多晶薄膜。对该薄膜进行X射线衍射（XRD）、能量色散X射线光谱（EDX）、紫外可见近红外分光光度计、霍尔测量系统和3D光学显微镜等分析测试。实验结果表明,当[Cu]/([Zn] [Sn]) =0.83和[Zn]/[Sn] =1.15时,该CZTS薄膜在光子能量范围在1.5 - 3.5 eV 时其吸收系数大于4.010₄cm_-1 ,直接带隙为1.47 eV。其载流子浓度、电阻率和迁移率分别为7.9710₁₆ cm_-3, 6.06 Ω.cm, 12.9 cm₂/(V.s), 导电类型为p型。因此,所制备出的CZTS 薄膜适合作为太阳电池的吸收层材料。     

ZnO薄膜制备工艺的研究进展

从ZnO晶体结构入手,介绍了ZnO薄膜制备工艺的研究现状与进展,包括基片的选择,缓冲层的影响,薄膜极性的控制与制备技术。并指出基片的选择、薄膜的成核生长过程与界面问题仍是今后研究的重点。     

基于W-SiO2双金属陶瓷结构的高效率太阳能选择性吸收薄膜的优化和制备

理论优化并成功制备了一种以W-SiO₂双金属陶瓷作为吸收层的太阳能选择性吸收薄膜,同时提高了薄膜在太阳辐射波段的吸收并降低了在红外波段的热辐射。研究了包括金属反射层材料、吸收层金属体积分数等因素对薄膜整体吸收效率的影响。基于对Si和K9玻璃基底上生长的不同金属体积分数的W-SiO₂陶瓷薄膜光学常数的研究,利用磁控溅射方法制备出如下膜系：W （~150 nm） / W-SiO₂ （94 nm, 0.67HVF） / W-SiO₂ （34 nm, 0.27LVF） / SiO₂ （47 nm）。膜系实际测量结果与仿真结果完全吻合,在250～1 500 nm宽光谱波段实现了高达95.3%的吸收率,并且在600 K温度下达到0.124的低热辐射率。该四层膜系结构简单,易于制备,有很强的实际应用前景。     

微晶硅薄膜制备中等离子体功率的调制作用

对甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)法制备氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜中等离子体功率的影响进行了研究.原位光发射谱(OES)监测表明,SiH4等离子体中特征发光峰ISiH、Ihα、Ihβ和IH/ISiH均随等离子体激发功率的增加而增大,并且变化趋势因功率区间的不同而异.由厚度与Raman光谱测量可知,随着等离子体功率的增加,μc-Si:H薄膜的平均晶粒尺寸单调减小,而沉积速率与结晶体积分数则呈现出先增后减的变化,等离子体功率对薄膜的沉积速率与结构特征具有"调制作用".光暗电导率测量进一步得到,μc-Si:H薄膜的电导随等离子体功率增大而减小,暗电导率的变化与之相反,材料的光敏特性在较高功率条件下激剧恶化.研究结果表明,当前的沉积条件下,等离子体功率的优化值界于35～40 W间.     

射频磁控共溅射高温NH_3退火制备CuO/SiO_2复合薄膜的微观结构

采用射频磁控共溅射法在硅衬底上沉积Cu/SiO2复合薄膜,然后在NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,形成XuO结构,对其微观结构进行分析.随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高.样品于900℃和1100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙,后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑.     

不同气氛保护下退火制备的CuO/SiO2复合薄膜微观结构分析

采用射频磁控共溅射法在Si (111)衬底上沉积Cu/SiO2 复合薄膜,然后在N2和NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出CuO结构,并对其微观结构进行分析. N2保护下退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO (200）晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu,O元素,冷却氧化形成CuO/SiO2复合薄膜. NH3气氛保护下退火,随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高. 样品于900℃和1100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙;后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑.     

衬底温度对微晶硅薄膜沉积与结构特征的影响

采用甚高频等离子体化学气相沉积(VHF-PECVD)技术在不同衬底温度条件下沉积了氢化微晶硅(μc—Si：H)薄膜,并通过光发射谱(OES)测量技术对沉积过程中硅烷(SiH4)等离子体进行了原位监测。结合对样品的沉积速率测量与结构表征,研究了衬底温度对薄膜沉积过程与结构特征的影响。实验结果表明：随着衬底温度的增加,μc—Si：H薄膜结晶体积分数与晶粒的平均尺寸单调增大,而沉积速率则呈现出先增后减的变化。对于当前的沉积系统,优化生长的衬底温度约为210℃,相应的μc-Si：H薄膜沉积速率为0．8nm／s,结晶体积分数与晶粒平均尺寸分别为60％和9nm。     

生长参数对MOCVD法制备的p型ZnO薄膜性能的影响

研究了等离子体辅助金属有机化学气相沉积方法制备N掺杂p型ZnO薄膜过程中生长参数如衬底温度、射频功率、锌源流量对ZnO薄膜结晶质量和电学性能的影响.     

简化的非晶硅薄膜晶体管模型

本文基于两点基本假设,提出了一个简化的非晶硅薄膜场效应晶体管模型,在整个电压范围内,得到了电流的解析表达式.与现有的实验结果进行拟合,理论值与实验值符合良好.本文还分析了非晶硅薄膜晶体管输出特性中源漏串联电阻效应,结果表明,源漏串联电阻受栅压调制,近似与栅压的平方成反比.本文还解释了开启电压随温度线性变化规律.模型可用于优化非晶硅薄膜晶体管的设计.     

非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器的优化设计

介绍了基于非晶硅薄膜晶体管的室温红外探测器的基本特征及性能指标,对晶体管宽长比对探测器性能的影响进行了理论分析,分析表明,提高晶体管的宽长比可以改善探测器的探测率。为了克服传统微桥结构室温红外探测器成品率低的不足,提出了一种新的热绝缘材料,并将该材料应用到了非制冷红外探测器中,实际制备了探测器单元,对该材料的热绝缘能力进行了验证。     

非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器的优化设计

介绍了基于非晶硅薄膜晶体管的室温红外探测器的基本特征及性能指标，对晶体管宽长比对探测器性能的影响进行了理论分析，分析表明，提高晶体管的宽长比可以改善探测器的探测率。为了克服传统微桥结构室温红外探测器成品率低的不足，提出了一种新的热绝缘材料，并将该材料应用到了非制冷红外探测器中，实际制备了探测器单元，对该材料的热绝缘能力进行了验证。     

PIN型非晶硅薄膜太阳电池仿真研究

运用AMPS软件,对TCO/p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H/metal型非晶硅薄膜太阳电池进行了仿真研究,重点模拟和分析了电池性能参数随i层和n层厚度变化的规律.结果表明,为了获得电池转换效率和短路电流密度的最大值,n 层非晶硅薄膜应尽可能地减小厚度,而i层非晶硅薄膜厚度最好控制在500～700 nm范围内.     

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。     

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.     

在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究

以聚酰亚胺膜作为柔性衬底材料 ,用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)技术制备氢化非晶硅薄膜 .喇曼(Raman)光谱分析表明适当温度下的退火工艺使氢化非晶硅薄膜具有均匀的微硅晶体结构和良好的表面质量 .在扫描电子显微镜下进行的力学性能实验研究表明 ,由于非晶硅薄膜和聚酰亚胺膜之间较强的相互作用 ,使非晶硅薄膜具有优异的柔韧力学性能 ,可以在 5mm以上的曲率半径下保持良好的弹性变形能力 ,在受拉伸情况下可以达到 1 7%的弹性形变范围 ,抗拉伸强度达到 1 45GPa ,完全能够贴附于一般规则和不规则曲面并承受较大的应力作用.     

在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究

以聚酰亚胺膜作为柔性衬底材料,用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备氢化非晶硅薄膜.喇曼(Raman)光谱分析表明适当温度下的退火工艺使氢化非晶硅薄膜具有均匀的微硅晶体结构和良好的表面质量.在扫描电子显微镜下进行的力学性能实验研究表明,由于非晶硅薄膜和聚酰亚胺膜之间较强的相互作用,使非晶硅薄膜具有优异的柔韧力学性能,可以在5mm以上的曲率半径下保持良好的弹性变形能力,在受拉伸情况下可以达到1.7%的弹性形变范围,抗拉伸强度达到1.45GPa,完全能够贴附于一般规则和不规则曲面并承受较大的应力作用.     

非晶硅薄膜晶体管的热阻模型

基于能量方程、热流方程和边界条件,推导出了非晶硅薄膜晶体管的沟道热阻模型。采用该模型可准确预估器件有源层内的平均温度。在沟道热阻模型的基础上,考虑器件间场氧化层和金属互联线的影响,建立了非晶硅薄膜晶体管的二维热阻模型。采用该模型可描述器件有源层内温度的横向分布,并快速预估沟道内的最高结温。最后,将模型预测结果与器件模拟仿真结果进行了对比,两者拟合良好。     

高掺杂氢化非晶硅薄膜

采用低浓度硅烷,低生长速率,在PECVD系统中制得高掺杂氢化非晶硅(N~+α-Si:H)薄膜,其电导率高达5～36Ω~(-1)cm~(-1)。应用该技术制成了新型二维电子气Si/N~+α-Si∶H异质结双极型晶体管,在硅微波功率异质结双极型晶体管研制上取得重大突破。