Al/a-Si∶H复合薄膜的电导性能

采用真空热蒸发与PECVD方法,在经特殊设计的"单反应室双沉积"设备中沉积了Al/a-Si∶H复合薄膜,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射、Raman及X射线光电子谱等方法对复合薄膜在不同Al层厚度和不同温度退火后的晶化及电导行为进行了研究.结果表明,Al/a-Si∶H复合薄膜在不高于250℃的退火条件下即开始出现硅的晶体相.退火温度越高,Al层越厚,形成多晶硅的量越多.Al/a-Si∶H复合薄膜的电导率受Al原子在a-Si∶H中掺杂效应的影响,比纯a-Si∶H薄膜的大.随着硅晶体相在复合薄膜中的生成,复合薄膜的电导率受晶相比控制,晶相比增加,电导率增大.     

Au、Al/a-Si:H热退火行为研究

本文借助改进的干涉增强喇曼散射技术、AES分析和高温金相显微镜在位观察研究了Au、Al/a-Si∶H系统的真空热退火行为.发现受金属复盖的a-Si∶H的晶化温度和其激活能均比未复盖的a-Si∶H要低得多;a-Si∶H上的Al-Si互溶温度也比C-Si上的低,并且该互溶作用在350℃退火后加剧;Al诱导的a-Si∶H晶化后,在表面上有一连续的低阻Si(Al)析出层,它可Al/a-Si∶H的肖特基结转为欧姆结.     

a-Si∶H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统中淀积a-Si∶H薄膜结合原位等离子体氧化的技术，制备了一系列不同a-Si∶H子层厚度的a-Si∶H/SiO2多层膜. 通过对其进行三步热处理：脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si∶H/SiO2多层膜中a-Si∶H层发生非晶态到晶态的相变，获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜. 结合Raman谱，FTIR谱和TEM测试，对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究，分析了a-Si∶H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变，讨论了a-Si∶H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中，发光机制与微结构之间的相互联系.     

NIP型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备非晶硅(a-Si)NIP太阳能电池,其中电池的窗口层采用P型晶化硅薄膜,电池结构为Al/glass/SnO2/N(a-Si:H)/I(a-Si:H)/P(cryst-Si:H)/ITO/Al.为了使P型晶化硅薄膜能够在a-Si表面成功生长,电池制备过程中采用了H等离子体处理a-Si表面的方法.通过调节电池P层和N层厚度和H等离子体处理a-Si表面的时间,优化了太阳能电池的制备工艺.结果表明,使用H等离子体处理a-Si表面5 min,可以在a-Si表面获得高电导率的P型晶化硅薄膜,并且这种结构可以应用到电池上;当P型晶化硅层沉积时间12.5 min,N层沉积12 min,此种结构电池特性最好,效率达6.40%.通过调整P型晶化硅薄膜的结构特征,将能进一步改善电池的性能.     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅（SiC/nc-Si）多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系，并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8，即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高. 在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx∶H(a-SiCx∶H)和非晶Si∶H (a-Si∶H) 薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜. 利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx∶H/nc-Si∶H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计，它的结构为{Si}1{SiC}5. 最后对晶化样品的光致发光谱进行研究，详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统制备及退火气氛对其热稳定性的影响

采用磁控溅射法在n型〈111〉晶向的Si衬底上形成了Zr-Si-N薄膜及Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统.将Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统样品分别在真空及H2/N2(体积比为1∶9)气氛中800℃退火1h.对Zr-Si-N 薄膜和退火后的金属化系统样品进行X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、薄层电阻率及俄歇电子能谱测试与分析.结果表明,Zr-Si-N阻挡层是以ZrN晶体与非晶相Si3N4或其他Si-N化合物的复合结构形式存在.经过两种气氛退火后的样品均没有发生阻挡层失效,但与真空退火相比,H2/N2退火气氛由于不存在残余O2的作用而表现出较低的Cu膜薄层电阻率及较好的Cu/Zr-Si-N/Si界面状态.     

Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统制备及退火气氛对其热稳定性的影响

采用磁控溅射法在n型〈111〉晶向的Si衬底上形成了Zr-Si-N薄膜及Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统.将Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统样品分别在真空及H2/N2(体积比为1∶9)气氛中800℃退火1h.对Zr-Si-N薄膜和退火后的金属化系统样品进行X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、薄层电阻率及俄歇电子能谱测试与分析.结果表明,Zr-Si-N阻挡层是以ZrN晶体与非晶相Si3N4或其他Si-N化合物的复合结构形式存在.经过两种气氛退火后的样品均没有发生阻挡层失效,但与真空退火相比,H2/N2退火气氛由于不存在残余O2的作用而表现出较低的Cu膜薄层电阻率及较好的Cu/Zr-Si-N/Si界面状态.     

用磁控溅射和退火方法制备AlSb多晶薄膜

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备Al/Sb预制多层薄膜,然后将Al/Sb预制多层薄膜在退火炉中退火得到AlSb多晶薄膜.用X射线衍射(XRD)法测薄膜结构;用扫描电镜(SEM)测薄膜Al/Sb成分比,结果表明AlSb多晶薄膜具有单一的晶相、均匀的结构,以及粒径大约20nm的晶粒.根据电导率(lnσ)与温度(T)的关系得到电导激活能为0.21和0.321eV,为制备出适用于太阳电池的AlSb多晶薄膜奠定了一定的技术基础.     

用磁控溅射和退火方法制备AlSb多晶薄膜

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备Al/Sb预制多层薄膜,然后将Al/Sb预制多层薄膜在退火炉中退火得到AlSb多晶薄膜.用X射线衍射(XRD)法测薄膜结构;用扫描电镜(SEM)测薄膜Al/Sb成分比,结果表明AlSb多晶薄膜具有单一的晶相、均匀的结构,以及粒径大约20nm的晶粒.根据电导率(lnσ)与温度(T)的关系得到电导激活能为0.21和0.321eV,为制备出适用于太阳电池的AlSb多晶薄膜奠定了一定的技术基础.     

注铒a-SiOx∶H中Er3+发光与薄膜微观结构的关系

采用光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)谱研究了掺铒a-SiOx∶H(a-SiOx∶H〈Er〉)薄膜在不同退火温度下光学性质和微观结构的变化.PL谱的测量结果表明:薄膜在1.54μm的Er3+发光和750nm处的可见发光随退火温度有相同的变化趋势,这种变化和薄膜在退火过程中微观结构的变化有着密切关系.FTIR谱的分析表明:a-SiOx∶H薄膜是一种两相结构,富硅相镶嵌在富氧相中.两者的成分可近似用a-SiOx≈0.3∶H和a-SiOx≈1.5∶H表示,前者性质接近于氢化非晶硅(a-Si∶H),后者性质接近于a-SiO2.富硅相在退火中的变化对Er3+的发光强度有重要影响.     

注铒a-SiOx∶H中Er3+发光与薄膜微观结构的关系

采用光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)谱研究了掺铒a-SiOx∶H(a-SiOx∶H〈Er〉)薄膜在不同退火温度下光学性质和微观结构的变化.PL谱的测量结果表明:薄膜在1.54μm的Er3+发光和750nm处的可见发光随退火温度有相同的变化趋势,这种变化和薄膜在退火过程中微观结构的变化有着密切关系.FTIR谱的分析表明:a-SiOx∶H薄膜是一种两相结构,富硅相镶嵌在富氧相中.两者的成分可近似用a-SiOx≈0.3∶H和a-SiOx≈1.5∶H表示,前者性质接近于氢化非晶硅(a-Si∶H),后者性质接近于a-SiO2.富硅相在退火中的变化对Er3+的发光强度有重要影响.     

μc-Si∶H/a-Si∶H多层膜的周期性结构和量子尺寸效应

利用射频辉光放电法,通过周期性交替切换两种耦合电极的方式,制备了μc-Si∶H/a-Si∶H多层膜．低角度X射线衍射(LAXRD)测试表明,这种多层膜具有良好的周期性结构．观察了上述多层膜的光学性质及电导率与温度的关系,发现其吸收边随着a-Si∶H层的减薄而蓝移,低温下的电导激活能Ea随着a-Si∶H层的减薄而减小     

纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

退火气氛对铝诱导a-Si薄膜结晶过程的影响

以玻璃为衬底,室温条件下采用直流磁控溅射技术制备了Glass/Al/a-Si样品.在H2,N2和空气3种不同气氛中进行了退火处理.分别采用XRD,Raman光谱和SEM研究了退火气氛对a-Si薄膜销诱导晶化(AIC)过程的影响.XRD实验结果表明:a-Si薄膜在H2气氛中400℃下经过90min的退火处理就能得到结晶较好的poly-si薄膜.Raman光谱实验结果表明:在500℃下退火处理,相同时间内H2气氛中a-Si结晶程度最好,空气气氛中结晶程度最差.这是因为高温H2退火过程中,高活性H原子能将弱的Si-Si键破坏,并与之反应形成强Si-Si键,使得薄膜结构更加稳定有序,同时能加速薄膜中氧的外扩散,促使薄膜晶化.     

纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n -nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

退火气氛对铝诱导a-Si薄膜结晶过程的影响

以玻璃为衬底,室温条件下采用直流磁控溅射技术制备了Glass/Al/a-Si样品.在H2,N2和空气3种不同气氛中进行了退火处理.分别采用XRD,Raman光谱和SEM研究了退火气氛对a-Si薄膜销诱导晶化(AIC)过程的影响.XRD实验结果表明:a-Si薄膜在H2气氛中400℃下经过90min的退火处理就能得到结晶较好的poly-si薄膜.Raman光谱实验结果表明:在500℃下退火处理,相同时间内H2气氛中a-Si结晶程度最好,空气气氛中结晶程度最差.这是因为高温H2退火过程中,高活性H原子能将弱的Si-Si键破坏,并与之反应形成强Si-Si键,使得薄膜结构更加稳定有序,同时能加速薄膜中氧的外扩散,促使薄膜晶化.     

掺磷a-Si∶H红外薄膜电阻率及电阻温度系数研究

用等离子体增强化学气相沉积方法制备了掺磷氢化非晶硅薄膜材料,对薄膜的电阻率以及电阻温度系数进行了详细研究.结果表明,掺磷a-Si∶H薄膜的电阻率随磷掺杂比(PH3/SiH4)的增大和气体温度的升高而降低,但随退火温度的升高而增大;掺磷a-Si∶H薄膜的电阻温度系数随薄膜自身电阻率的增大而增大,但随环境温度的升高而降低.     

a-SiO_x∶H/a-SiO_y∶H多层薄膜微结构的退火行为

采用 PECVD技术在 P型硅衬底上制备了 a- Si Ox∶ H/a- Si Oy∶ H多层薄膜 ,利用 AES和 TEM技术研究了这种薄膜微结构的退火行为 .结果表明 :a- Si Ox∶ H/a- Si Oy∶ H多层薄膜经退火处理形成 nc- Si/Si O2 多层量子点复合膜 ,膜层具有清晰完整的结构界面 .纳米硅嵌埋颗粒呈多晶结构 ,颗粒大小随退火温度升高而增大 .在一定的实验条件下 ,样品在 650℃下退火可形成尺寸大小合适的纳米硅颗粒 .初步分析了这种多层复合膜形成的机理