多循环快速热退火诱导普通玻璃衬底非晶硅薄膜晶化

介绍一种使用快速热退火设备,经多次循环退火诱导,在普通玻璃衬底上生长非晶硅薄膜晶化的实验方法.利用拉曼（Raman）光谱、原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）、紫外可见分光光度计（UV-VISspectrophotometer）和霍尔（Hall）测试系统对薄膜的结构、形貌及电子迁移率进行测试.结果表明,当退火温度达到680℃时,薄膜开始出现晶化现象;随着快速热退火次数的增加,拉曼光谱在500 cm^-1处测得多晶硅特征峰;在循环退火5次后,其最佳晶化率达到71.9%,光学带隙下降,晶粒增大,载流子迁移率提高.     

铝分层诱导晶化非晶硅的研究

铝诱导晶化(AIC)法是一种低成本、低温制备高质量多晶硅薄膜的方法.采用磁控溅射和自然氧化法在石英衬底上生长铝/三氧化二铝/非晶硅结构的材料,然后进行低温(低于硅铝共熔温度577℃)退火处理.通过共焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)手段进行表征.结果表明,退火后薄膜分为两层,上层是铝、非晶硅和多晶硅的连续混合膜,随退火时间增加,上层晶化率快速增加;下层形成了完全晶化的大尺寸多晶硅晶粒,晶粒结晶质量接近单晶硅;增加退火时间,下层晶粒增长很缓慢;降低退火温度,下层晶粒尺寸明显增大;形成的多晶硅薄膜均具有高度(111)择优取向.并且,进一步地对上述退火过程中样品的变化行为作出分析.     

铝诱导晶化非晶硅薄膜研究

应用晶化非晶硅（a—Si）薄膜铝诱导方法，采用X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、光学显微镜（Optical Microscopy，OM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）等测试手段，研究了退火条件对样品晶化的影响．结果表明，样品在300℃下退火后仍为非晶态；退火温度为400℃时，样品开始晶化．随着退火时间的增加，薄膜晶化程度越来越高，晶粒越来越大，同时薄膜表面粗糙度增加．     

a-Si:H薄膜固相晶化法制备大晶粒多晶硅薄膜

用等离子体化学气相沉积（PCVD）法制备：a－Si：N薄膜材料（衬底温度20O℃～350℃），用固相晶化法（SPC）获得多晶硅薄膜（退火温度500℃～650℃）,用X射线衍射法测得平均晶粒尺寸依赖于退火温度和沉积条件，随着沉积温度的降低需要较高的退火温度,用SEM观测形貌测得平均晶粒大小为1,0～1,5μm     

a-Si∶H 薄膜固相晶化法制备多晶硅薄膜

利用固相晶化法获得多晶硅薄膜(退火温度700～800℃)，采用XRD、Raman等分析手段进行了表征与分析。研究结果表明：晶粒平均尺寸随着退火温度的降低、掺杂浓度的减少、薄膜厚度的增加而增加；并且退火后薄膜暗电导率提高了2～4个数量级。     

缓冲气体对激光烧蚀制备掺 Er 纳米 Si 晶薄膜结构特性的影响

采用 XeCl 脉冲准分子激光器,保持激光脉冲比为1:3,分时烧蚀Er靶和高阻抗单晶Si靶,在10 Pa的Ne气环境下沉积了掺Er非晶Si薄膜. 在氮气保护下,分别在1 000℃,1 050 ℃和1 100℃温度下进行30 min热退火处理. 对所得样品的Raman谱测量证实,随着退火温度的升高,薄膜的晶化程度提高;利用扫描电子显微镜观测了所制备的掺Er纳米Si晶薄膜的表面形貌,并与相同实验参数、真空环境下烧蚀并经热退火的结果进行了比较. 结果表明,Ne气的引入,使形成轮廓明显的掺Er纳米Si晶粒的退火温度降低,有利于尺寸均匀的晶粒的形成.     

PECVD法低温制备微晶硅薄膜的晶化控制

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在玻璃衬底上低温制备了微晶硅(μc-Si:H)薄膜。利用拉曼(Raman)散射谱、原子力显微镜(AFM)研究了H2稀释、衬底温度、射频功率等对薄膜晶化的影响。研究结果表明,当H2稀释比从95%升高到99%、衬底温度从200℃逐渐升高到400℃、硅膜的晶化率逐渐提高,结构逐渐由非晶向微晶转变,射频功率对薄膜晶化的影响有一最优值。     

铝膜沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响

采用磁控溅射(Magnetron Sputtering,MS)方法,研究了不同的退火温度及铝的沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)对不同温度沉积的铝薄膜表面结构及形貌进行了分析;并利用光学显微镜,拉曼散射仪(RAMAN)对退火后的薄膜表面形态和结构进行了分析.实验结果表明:适当温度退火可以有效提高对非晶硅的诱导作用,提高铝膜的沉积温度对于非晶硅薄膜晶化有促进作用;在650℃的退火温度下增加铝的沉积温度可显著提高非晶硅的晶化效果.     

在铝诱导下非晶硅薄膜低温快速晶化研究

在镀铝 (0 .5～ 4μm)的玻璃基底上用射频辉光放电化学气相沉积法沉积 1～ 4μm厚的α- Si薄膜 (基底沉积温度为 30 0℃ ,沉积速率为 1 .0μm/h) ,然后样品在共熔温度下、 N2 气保护中热退火 ,可使其快速晶化成多晶硅薄膜 .结果表明 :在铝薄膜的诱导下 α- Si薄膜在温度 550℃附近退火 5min即可达到晶化 ,X-射线衍射分析显示样品退火 30 min形成的硅层基本全部晶化 ,且具有良好的晶化质量 .     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

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,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

退火条件对多晶硅薄膜光电性能的影响

采用氢等离子体加热的方法晶化a-Si:H薄膜制备多晶硅薄膜,用Raman散射谱和傅里叶变换红外吸收谱(FT-IR)等方法进行表征和分析.研究了退火的射频功率、衬底温度和退火时间对薄膜微结构和光电性能的影响.结果表明,薄膜的氢含量是影响薄膜光学带隙的主要因素,而薄膜的结晶度是影响薄膜暗电导率的主要因素.     

含纳米硅氧化硅薄膜的光致发光特性

利用射频磁控溅射复合靶技术,通过调节复合靶的百分比制得富硅的氧化硅薄膜,并在不同的温度下退火,制得含纳米硅的氧化硅薄膜.通过Raman谱的测量,计算出800℃退火的薄膜中纳米硅晶粒的平均尺寸为5.6 nm,用X射线衍射测量同样的样品得出其粒径为6.0 nm.在室温下测量光致发光(PL)谱,探测样品的峰位为360 nm,并结合光致发光激发谱(PLE),研究相应的激发与发光中心.     

热退火条件下球状纳米硅晶粒成核势垒阈值研究

利用纳秒脉冲激光烧蚀(PLA)技术,在室温、真空环境中沉积制备了非晶Si薄膜,并通过热退火实现了薄膜样品的晶化.利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)仪和Raman散射(Raman)仪等技术对退火后的样品进行形貌表征和晶态成分分析,确定了非晶Si薄膜晶化的热退火阈值温度以及在该条件下所形成球状纳米Si晶粒的平均直径,结果分别为850℃和15nm.假定纳米Si晶粒为理想球体,结合固相晶化过程中的能量变化,计算得到了晶化形成直径15nm球状晶粒所需要的能量,即成核势垒阈值,量级约为10-11 mJ.     

退火温度对RF磁控溅射ZnO薄膜力学性能的影响

采用X射线衍射分析（XRD）,原子力显微镜（AFM）及纳米压痕技术测试分析了多晶ZnO薄膜的晶格结构和力学性能。薄膜的制备采用了射频（RF）磁控溅射方法,并分别在不同温度下进行了退火处理。XRD分析显示随着退火温度的上升,薄膜的晶粒尺寸逐步增大,且C轴取向显著增强。压痕测试结果表明,由于尺寸效应的影响,硬度随退火温度的变化有明显的趋势,从2.5GPa（常温下）逐步增加到5.5GPa（450℃）,随着温度的进一步上升,硬度值又逐步下降到4.5GPa（650℃）。弹性模量整体随退火温度的变化并不呈现明显的规律,但在450℃和200℃下退火分别有最大值26.7GPa和最小值21.5GPa,这是由于尺寸效应与晶格取向的双重作用的结果。测试结果表明适当的退火处理对ZnO薄膜的结晶品质与力学性能有明显的改善。     

退火温度对La0.8Bi0.2MnO3(LBMO)薄膜结构及性质的影响

用射频磁控溅射方法在Si[100]衬底上沉积了La0.8Bi0.2MnO3多晶薄膜,再在不同温度下进行退火热处理.使用XRD衍射仪、原子力显微镜(AFM)分别对薄膜微结构进行了表征,结果显示薄膜随着退火温度的升高逐渐晶化,晶体结构属于钙钛矿菱形结构;薄膜的表面致密、晶粒大小均匀,850 ℃退火的薄膜晶粒尺寸约40 nm 左右.薄膜的X射线光电子能谱(XPS) 测量表明薄膜中Bi 的价态为Bi3+和Bi5+.经过退火的薄膜在室温300 K、液氮77 K下都存在巨磁电阻效应.850 ℃退火的薄膜,温度为300 K和77 K、磁场为1.5 T条件下,磁电阻分别达到22.50%和26.98%.     

温度对RTCVD法制备多晶硅薄膜生长的影响

多晶硅薄膜太阳电池是21世纪最具发展潜力的薄膜太阳电池.如何快速、大面积、高质量地沉积多晶硅薄膜一直是多晶硅薄膜太阳电池研究中的一个核心问题.文中以SiHCl3为硅源、B2H6为掺杂气,采用先进的快热化学气相沉积法(RTCVD)制备了大晶粒的多晶硅薄膜.所制备的薄膜厚度为30~40μm,沉积速率达3~7μm/min.文中还分析了沉积温度对多晶硅薄膜生长速率及晶体微观结构的影响.结果表明:当沉积温度在900~1170℃时,平均生长速率随温度近似单调递增,此时薄膜生长由表面反应阶段控制;随着温度的升高,薄膜平均晶粒尺寸也由900℃时的不足3μm增长到1170℃时的超过30μm;温度较低时,薄膜易向[220]方向生长;温度达到1170℃时,多晶硅薄膜有向[111]方向生长的趋势.     

射频磁控溅射技术制备Ge-SiO2薄膜的结构和光学特性研究

用射频共溅射技术和后退火的方法，制备出埋入SiO2基质中的Ge纳米晶复合膜(nc-Ge／SiO2)。用XRD对薄膜的晶体结构进行了测试，未经退火的样品呈现非晶状态，600℃退火后的薄膜中开始有Ge纳米晶粒出现。研究了薄膜的Raman散射光谱，发现了其红移和宽化现象。测量了薄膜的光致发光谱，所有样品都在394nm处发出很强的光，随着Ge纳米晶粒的出现，样品有310nm和625nm处的光发出，其强度随晶粒平均尺寸的增大而增强。     

退火对氟化类金刚石膜结构及电学性能的影响

以CF4和CH4为源气体,在不同的温度和功率下,使用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）法制备氟化类金刚石（F-DLC）薄膜,并在Ar气中进行退火处理。利用椭偏仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱仪（Raman）以及QS电桥对薄膜厚度、结构以及电学性质进行表征。研究结果表明：在退火温度为300℃时,薄膜很稳定;退火温度达到400℃时,大部分H从膜内逸出,C—Hx（x=1,2,3）化学键基本消失,C—Fx,C=C和C=O等化学键的相对含量发生改变;薄膜的介电常数与薄膜内F的含量有关,退火使F的含量减少,介电常数增大。     

溶胶凝胶法制备钙改性钛酸铅铁电薄膜及其光学性质研究

用溶胶-凝胶法在(100)Si及石英衬底上成功地制备了钙改性钛酸铅铁电薄膜．X射线衍射研究结果表明,晶化好的PCT薄膜是多晶钙钛矿结构．用SEM、AFM对薄膜的形貌进行了表征,发现薄膜致密均匀、晶粒随着退火温度的升高而长大,700℃退火后薄膜的晶粒大约为55nm．用紫外-可见分光光度计在波长190-1000nm范围内,测量了不同温度退火的PCT薄膜的光学透射率．结果表明600℃、700℃、800℃退火的薄膜样品,其禁带能分别为3．74eV,3．7leV和3．66eV．     

在不同温度下退火制备多晶硅薄膜的研究

通过PECVD法,用玻璃作衬底在30℃、350℃和450℃下直接沉积非晶硅（a—Si：H）薄膜,在600℃和850℃下退火三个小时,把前后样品用拉曼光谱和XRD分析,发现二次晶化后的晶化效果比直接沉积的薄膜好,850℃下退火的薄膜比600℃下好。