热丝电流对HWCVD制备α-Si∶H膜结构及钝化效果的影响

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)方法沉积本征非晶硅薄膜,研究了热丝电流对薄膜结构及其钝化单晶硅片效果的影响.采用光谱型椭偏仪分析了非晶硅薄膜的介电常数虚部ε2和薄膜空位浓度的变化,采用傅里叶红外光谱测试仪分析了膜中Si-HX键,使用硅片的少子寿命表征钝化效果.结果表明:在热丝电流(两根直径为0.5 mm的钽丝的总电流)为20.5～23.5 A时,随着热丝电流增大薄膜中空位浓度逐渐增大,薄膜中氢总含量在热丝电流约22.0 A时出现峰值,而此时薄膜微观结构参数R*最小,钝化效果在约21.5A处出现峰值,对应的表面复合速率低至2.9 cm/s.     

热氧化法钝化硅片的少数载流子寿命

用高频光电导衰减法(PCD)研究了热氧化钝化对直拉硅少子寿命的影响.在700～1100℃范围热氧化不同时间(0.5～4h)对直拉硅片表面进行钝化,实验结果表明,在1000℃下热氧化对硅片表面钝化的效果最好;而且发现热氧化1.5h后硅片的少子寿命值达到最大值,接近于其真实值,而随着热氧化时间的延长(＞1.5h)少子寿命将会降低,这是由于直拉硅中过饱和的氧会沉淀下来形成氧沉淀,成为新的少子复合中心.     

晶体硅太阳电池的双层结构钝化膜研究

针对目前基于p型硅片制备的单结太阳电池进一步提高表面钝化膜生产效率,利用氮化硅(SiNx)薄膜良好的钝化效果与价格低廉的二氧化钛(TiO2)膜,降低SiNx镀膜厚度减薄对少子寿命的影响。在单晶硅片表面先用PECVD法沉积SiNx薄膜,然后用热喷涂沉积TiO2薄膜。对比测试了热喷涂沉积TiO2薄膜前后电池的性能,结果表明在SiNx膜上增加TiO2膜层后少子寿命明显提高,这可能是TiO2膜结构内存在固定正电荷所致。这种双层结构封装后的太阳电池显示出了较好的光学与电学性能,对进一步改进太阳电池性能具有重要参考价值。     

热氧化法钝化硅片的少数载流子寿命

用高频光电导衰减法 (PCD)研究了热氧化钝化对直拉硅少子寿命的影响 .在 70 0～ 110 0℃范围热氧化不同时间 (0 .5～ 4 h)对直拉硅片表面进行钝化 ,实验结果表明 ,在 10 0 0℃下热氧化对硅片表面钝化的效果最好 ;而且发现热氧化 1.5 h后硅片的少子寿命值达到最大值 ,接近于其真实值 ,而随着热氧化时间的延长 (>1.5 h)少子寿命将会降低 ,这是由于直拉硅中过饱和的氧会沉淀下来形成氧沉淀 ,成为新的少子复合中心 .     

氢化非晶硅薄膜对C-MOS集成电路的钝化保护作用

本文指出,用α-Si∶H膜钝化CH 4081型中规模电路能明显地降低反向漏电流,使场开启电压提高;配对管开启电压匹配良好,从而使动态工作电压由5.0V下降到3.0V。半绝缘性α-Si∶H膜对外界干扰有屏蔽效果,可使C—MOS器件阈值电压的负漂移减小。研究了α-Si∶H钝化膜的抗高能粒子的辐照作用,仅2000～3000(?)厚的α-Si∶H膜能使CH4081电路的抗辐照能力由10~(10)e/cm~2提高到大于10~(12)e/cm~2(1.2MeV)。钝化后的C—MOS电路自然存放数年后,电路参数基本稳定。     

晶硅衬底参数对背接触太阳电池性能的影响

利用Silvaco-TCAD半导体器件仿真软件对n型插指背接触(IBC)晶硅太阳电池衬底参数进行了优化,全面系统地分析了晶硅衬底厚度、电阻率、少子寿命对IBC太阳电池量子效率、短路电流、开路电压、转换效率的影响.结果表明:晶硅衬底少子寿命是影响IBC太阳电池性能的最主要因素.少子寿命越高,电池转换效率越高.当晶硅衬底电阻率为2Ω·cm,少子寿命为500 μs时,最优的衬底厚度范围为60～65μm,IBC太阳电池转换效率约为22.5％.利用高质量晶硅材料制备IBC太阳电池时,可降低对衬底厚度的要求.当晶硅衬底厚度为150 μm、少子寿命为500μs时,最优衬底电阻率为0.3 Ω·cm,IBC太阳电池转换效率约为23.3％.少子寿命越低,IBC太阳电池最优的衬底电阻率越大.     

链式氧化制备SiO2膜的研究

研究了应用链式扩散设备对经过制绒、清洗、扩散和刻蚀处理后的单晶P型硅片进行热氧化SiO2膜的生长。采用准稳态光电导衰减法(QSSPC)在室温条件下对氧化前后硅片的少子寿命进行测试,探讨了氧化工艺条件对少子寿命、SiO2薄膜质量的影响机理,并对氧化工艺进行了优化。实验结果表明:在氧气流量为20L/min,带速为13i/m,氧化工艺区阶梯式温度设置为600、800、800、800、800、800、850和900℃时,链式氧化后硅片少子寿命达到42.5μs,SiO2膜的厚度适合,结构致密;在不影响减反效果的情况下,获得了良好的钝化效果。     

掺氧非晶硅薄膜的光吸收特性

在用辉光放电方法制备α-Si∶H薄膜材料时,氧是一个主要沾污杂质,因此研究氧对α-Si∶H材料特性的影响是很有意义的。本文主要通过红外吸收光谱、光学带隙E_g~(opt)和Urbach吸收边的斜率W值的测量,来研究掺氧非晶硅薄膜的光吸收特性。非晶硅膜在电容耦合辉光放电反应器中生长,衬底为高阻C-Si衬底(用于红外吸收光谱测量)和7059玻璃衬底(用于反射率和透射率测量);反应气体为5%SiH_4 Ar,掺氧时     

高温形核层对蓝宝石衬底AlN薄膜质量的影响

采用两步生长模式的金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上外延生长AlN薄膜,通过高分辨X射线衍射和原子力显微镜分析方法,研究发现蓝宝石衬底上外延生长的AlN薄膜晶体质量与高温AlN形核层的形核密度及晶粒大小密切相关,而形核密度决定于高温AlN形核层的初始铝体积流量,晶粒的大小取决于其厚度。优化了高温AlN形核层的初始铝体积流量和厚度等工艺参数。当高温AlN形核层的初始铝体积流量为30 cm3/min、生长时间为9 min时,高温AlN形核层的形核密度和晶粒大小最优,外延生长的AlN薄膜位错密度最低,表面最平整,晶体质量最好。     

等离子体过程不稳定性和氢处理对HIT电池界面特性影响的研究

采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备薄膜硅/晶体硅异质结,通过测量沉积了本征非晶硅（a-Si:H(i)）后晶体硅（c-Si）的少子寿命以及结构为Ag/a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n) /Ag 异质结的暗I-V特性,研究了等离子体初期瞬态过程和氢预处理对异质结界面性质的影响。结果表明：使用挡板且当挡板时间（tS）大于100秒时,可以有效地减少等离子体初期瞬态过程对界面性质的负面影响;与热丝化学气相沉积中氢原子处理有利于界面钝化不同,PECVD中的氢等离子体处理,由于氢原子的轰击特性,对钝化可能存在一定的不利影响;最优氢预处理时间为60秒。     

快速热退火对ITO薄膜及LED芯片性能的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了GaN基LED外延层,采用磁控溅射法制备了氧化铟锡(ITO)薄膜,ITO薄膜用于制作与p-GaN的欧姆接触.研究了快速热退火温度为550℃,退火时间为200 s时,不同氧气体积流量对ITO薄膜性能及LED芯片光电性能的影响.结果表明:不通氧气时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为33 Ω/口和93.1％,LED芯片出现电流拥挤效应,其电光转换效率只有33.3％;氧气体积流量为1 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为70 Ω/口和95.9％,LED芯片的电流扩展不佳,其正向电压较高,电光转换效率为43.8％;氧气体积流量为0.4 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为58 Ω/口和95.4％,LED芯片的电流扩展最佳,其亮度最高、正向电压最低,电光转换效率较高,为52.9％.     

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。     

管式PECVD射频功率对氮化硅薄膜性能的影响

氮化硅薄膜作为传统的晶体硅太阳电池钝化减反膜,其性能的变化直接影响电池的转化效率。通过改变管式PECVD的射频功率,制备了不同膜厚和折射率的氮化硅薄膜,并分别进行了薄膜致密性以及硅片镀膜后少子寿命的测试。实验及测试结果表明,改变PECVD的射频功率对氮化硅薄膜的沉积速率及其薄膜的性能有重要影响。     

快速热处理对PECVD氮化硅薄膜性能的影响

利用PECVD在硅片上沉积了氮化硅(SiNx)薄膜,将沉积膜后的样品放在N2气氛中进行快速热处理(RTP),研究了不同快速热处理对PECVD氮化硅薄膜件能的影响.采用原子力显微镜(AFM)检测薄膜的表面形貌,利用椭圆偏振仪测量样品膜厚和折射率,利用准稳态光电导衰减法(QSSPCD)测鼋样品的少子寿命.实验结果表明随着RTP温度的升高,薄膜厚度迅速减小,折射率迅速增大;低于500℃热处理时,少子寿命基本不变;高于500℃热处理时,随着温度的升高,少子寿命急剧下降.氮化硅薄膜经热处理后反射率基本不变.     

金属／α—Si：H（Y）结构的整流特性

在掺稀土元素钇(Y)制备的室温电阻率约为7Ω·cm的n型非晶硅,即α-Si:H(Y)薄膜上,蒸发一层面积为3mm~2的Au或Al膜,从而形成一种金属/α-Si:H(Y)结构。测量该结构的电流—电压特性,结果观察到明显的Schottky势垒整流效应。但与通常情况不同,当加偏压使金属为负时出现电流的导通态,而加偏压使金属为正时出现电流的截止态。这是由于α-Si:H(Y)表面反型。     

氮氩体积流量比对AlN薄膜生长取向、晶体质量及沉积速率的影响及机理分析

采用反应磁控溅射法,在溅射气压、溅射功率和衬底温度恒定的条件下,通过调控氮氩体积流量比,在单晶Si衬底上制备AlN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究氮氩体积流量比对AlN薄膜的生长取向、晶体质量及沉积速率的影响规律并分析其机理。结果显示,提高氮氩体积流量比有利于AlN薄膜(002)择优取向的生长,但过高的氮氩体积流量比会降低薄膜的沉积速率。在溅射气压为5 mTorr(1 Torr=133.3 Pa)、溅射功率为500 W、衬底温度为200℃、氮氩体积流量(cm³/min)比为14∶6时,在单晶Si衬底上可以制备出质量较好的,具有良好(002)择优取向的AlN薄膜。研究结果可为反应磁控溅射制备高质量AlN薄膜提供工艺参数设置规律指导。     

电压和电极间距对BDD电极电化学氧化效率的影响

掺硼金刚石(BDD)薄膜电极具有很宽的电势窗口、很小的背景电流、很高的电化学稳定性、其电化学响应在很长时间内保持稳定以及耐腐蚀等优点。采用热丝化学气相沉积(HFCVD)方法制备掺硼金刚石薄膜,并用金相显微镜、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)这三种测试方式进行表征。BDD薄膜电极在电解过程中消耗很多能量。从提高氧化效率来降低能耗的角度出发,研究了电压及电极间距对BDD薄膜电极电化学氧化效率的影响。通过实验得出电压在5~13 V时电化学氧化效率会随着电压的升高而升高;电极间距在0.5~4 cm时电化学氧化效率随着电极间距的增大而降低。     

取向碳纳米管阵列的等离子体复合化学气相沉积法制备

采用热丝和射频等离子体复合化学气相沉积技术,用旋涂法制备负载催化剂的硅片衬底,以CH4为碳源制备出取向碳纳米管阵列薄膜.利用扫描电子显微镜对不同还原时间和不同N i(NO3)2浓度下制备的催化剂基片和取向碳纳米管阵列薄膜进行形貌分析,用透射电子显微镜和拉曼光谱对碳纳米管进行表征.结果表明,在H2-N2气氛中热还原后硅片上的催化剂粒径均匀,排列致密,利用该法制备的碳纳米管为竹节型多壁碳纳米管,管径分布均匀,管长约5μm.碳纳米管阵列薄膜垂直于硅片衬底生长,生长排列均匀致密,具有良好的取向性.     

RF磁控溅射制备N掺杂Cu2O薄膜及光学特性研究

利用射频(RF)磁控溅射沉积技术,采用Cu2O陶瓷靶作为溅射靶,在N2和Ar气的混合气氛下制备了Cu2O薄膜。通过改变衬底温度和N2流量,研究了RF磁控溅射沉积法对Cu2O薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,衬底温度为300℃时,低N2流量(12sccm)下沉积的薄膜结构为Cu2O和CuO的混合相,N2流量增大至12sccm时薄膜结构转变为单相的Cu2O;不同N2流量下制备的薄膜均呈现三维的结核生长模式,其表面粗糙度的均方根(RMS)值依赖于N2流量,低N2流量下薄膜表面粗糙度的RMS值随N2流量的增大而增大,高N2流量下,RMS值随N2流量的增大而减小,并在一定N2流量范围内趋于稳定;不同N2流量下制备的薄膜均在475nm附近出现发光峰,峰的相对强度随N2流量的增加而减弱,峰位随N2流量的增加出现蓝移,薄膜的光学带隙Eg约为(2.61±0.03)eV。     

CdS薄膜的制备及其性能

采用化学池沉积(CBD)法,在三种衬底(玻片、ITO玻片、SnO2 玻片)上沉积CdS薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、透射光谱、X射线衍射(XRD)和微电流高阻计等方法对沉积膜进行了测试分析,计算出CdS薄膜的能隙宽度和电导激活能,阐述了CBD法中CdS薄膜的生长沉积机制以及不同衬底对沉积效果的影响.结果表明:不同衬底的成膜效果差异较大,其中以SnO2 玻片效果最佳