PECVD法制备a-Si1-xCx:H薄膜的结构及光学性能研究

a-Si1-xCx:H的禁带宽度能随着薄膜中碳和氢的含量的变化而发生改变.深入了解薄膜中的键合情况及其对薄膜光学带隙的影响尤为重要.本文采用PECVD法,以硅烷(SiH4)和甲烷(CH4)为反应气源,通过选用不同的沉积功率及不同的组成制备出a-Si1-xCx:H薄膜,并采用红外光谱、喇曼光谱及紫外可见光谱等分析测试手段对薄膜中Si-C键的形成及其对光学能隙的影响进行了研究分析.分析表明Si-C键的形成几率及Si-C键的形成能力随着C和Si的含量接近而显著增加,Si-C键随着沉积功率的提高显著增加.研究得出,薄膜的光学能隙Eg受到a-Si1-xCx:H薄膜中的键合情况及薄膜缺陷态的影响.Eg随着薄膜中Si-C键含量的增加而变大,随着薄膜中的H含量的减少缺陷态的增加而减小.     

a—Si／CIS叠层太阳能电池的光诱导性能衰退和稳定性分析

基于pin结构a-Si:H太阳能电池中的空间电荷效应，讨论a-Si/CIS叠层太阳能电池的稳定性。结果表明，光生空穴俘获造成的a-Si:H中正空间电荷密度增加改变了电池内部的电场分布，普遍抬高a-Si:H薄膜中电场强度。在光照射下，空间电荷效应不会给a-Si/CIS叠层结构中的a-Si:H薄膜带来准中性区（低场“死层”），因而没有发生a-Si/CIS叠层太阳能电池顶电池（p-i-n a-Si:H)的光诱导性能衰退，a-Si/CIS叠层结构太阳能电池具有较高的光稳定性。     

a-Si:H基薄膜中SiH及SiH_2键构成对n型直拉单晶硅片钝化效果的影响研究

n型单晶硅表面本征非晶硅基薄膜(a-Si∶H)的钝化作用是高效率非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的关键。本文采用掺氧和热处理的方式改变本征非晶硅基薄膜(a-Si∶H)样品中Si H和Si H2键构成,利用Sinton WCT-120少子寿命测试仪及傅里叶红外光谱测试仪分析样品性能,研究Si H和Si H2键构成对n型直拉单晶硅片(n-Cz-Si)表面钝化效果的影响。结果表明:1掺氧和热处理均会增加a-Si∶H中Si H2键相对于Si H键的比例;2在200~350℃范围内,随着热处理温度的升高,薄膜中Si H2键相对于Si H键的比例增加,薄膜对n-Cz-Si的钝化效果先变好,在275℃时达到极值后变差;3a-Si∶H薄膜中Si H2键和Si H键的相对含量对n-Cz-Si表面的钝化效果有直接的影响,根据实验结果,Si H2与Si H键相对含量在一定范围时钝化效果最好,过高或过低均不利于钝化。     

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。     

非晶硅薄膜表面与非晶须特性

利用透射电子显微镜(TEM),观测到未见报道的须状微结构,称为非晶须。提出非晶须可能的生长条件是淀积系统中出现大的过饱和气压。X 射线光电子能谱分析表明,非晶硅与其表面SiO_2之间存在化学成分为 SiO_x(0相似文献   

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。     

添加H2对SiH4/N2/Ar等离子体淀积的氮化硅电学和光学特性的影响

研究了加H2对SiH4/N2/Ar高密度、低离子能量的等离子体淀积的氮化硅薄膜(淀积的衬底温度为400℃)电学和光学性能的影响。实验结果表明,加入H2使氮化硅薄膜的光学带隙增加,其折射率以及在氢氟酸缓冲液中腐蚀速率减小,而XPS测试的N、Si原子比没有改变,均为1.3。FTIR测量表明,样品中Si-H键的密度低于仪器检测限,而添加H2的样品中N-H键密度稍增加。此外,由淀积的氮化硅膜构成的MIS结构的高频C-V测试(1 MHz)显示,当氢气流量从零增加到8sccm时,高频C-V的回滞幅度从(0.40±0.05)V降低到(0.10±0.01)V。基于这些实验结果和理论分析,表明了加适量H2能够促进弱的Si-Si键以及Si和N的悬挂键向Si-N键转化。     

添加H2对SiH4/N2/Ar等离子体淀积的氮化硅电学和光学特性的影响

研究了加H2对SiH4/N2/Ar高密度、低离子能量的等离子体淀积的氮化硅薄膜(淀积的衬底温度为400℃)电学和光学性能的影响。实验结果表明,加入H2使氮化硅薄膜的光学带隙增加,其折射率以及在氢氟酸缓冲液中腐蚀速率减小,而XPS测试的N、Si原子比没有改变,均为1.3。FTIR测量表明,样品中Si-H键的密度低于仪器检测限,而添加H2的样品中N-H键密度稍增加。此外,由淀积的氮化硅膜构成的MIS结构的高频C-V测试(1 MHz)显示,当氢气流量从零增加到8sccm时,高频C-V的回滞幅度从(0.40±0.05)V降低到(0.10±0.01)V。基于这些实验结果和理论分析,表明了加适量H2能够促进弱的Si-Si键以及Si和N的悬挂键向Si-N键转化。     

a-Si:H薄膜结构对多晶硅薄膜性能的影响

用a一Si:H薄膜经退火晶化成的多晶硅薄膜,其晶化温度、晶粒尺寸和电性能与薄膜的初始结构有密切关系,而a-Si:H薄膜的初始结构依赖于沉积条件.用PCVD方法高速沉积的a-Si:H薄膜,经550℃的低温退火,可以制备平均晶粒尺寸为几百nn,最大晶粒尺寸为2μ,电导率为1.62(Ω·on)-1的优质多晶硅薄膜.     

Al诱导a-Si:H薄膜的晶化

采用等离子体化学气相沉积方法在镀Al玻璃及单晶Si衬底上制备了氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,研究了样品在不同的热处理过程中Al对其晶化过程的影响.X射线衍射测量发现,由于Al的存在使a-Si:H的晶化温度大幅度降低,并得到了有强烈(111)结晶取向的多晶Si薄膜.X射线光电子能谱分析表明,热处理过程中Al向Si薄膜表面的扩散降低了Si的成核温度.