浅议薄膜硅系薄膜PECVD法制备、微结构与性能要求

论文导读：法(PECVD)181.4.2溅射法181.4.3热丝化学气相沉积法(HW-CVD)181.4.4微波电子回旋共振化学气相沉积法(MWECR-CVD)18-191.5PECVD中非晶硅(α-Si：H)薄膜的生长历程19-201.6纳米硅薄膜制备办法20-221.6.1直接制备法20-211.6.2再结晶制备法21-221.6.2.1常规高温退火法211.6.2.2快速退火法211.6.2.3金属诱导晶化法211.6.2
摘要：纳米硅(nc-Si)薄膜由非晶相、硅纳米晶粒从及高浓度界面区域构成,具有电导率高、电学激活能低、光热稳定性好、光吸收能力强从及载流子迁移率高等特征,在薄膜太阳能电池、薄膜晶体管、传感器从及二极管等领域存在广泛的运用前景。本探讨工作从SiH4和H2为前驱气体,通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法,制备了具有不同中程有序性和缺陷态密度的非晶硅薄膜。从非晶硅薄膜为前驱体,通过常规高温退火(SPC)、快速退火(RTP)从及SPC/RTP结合法制备了纳米硅薄膜,探讨了纳米硅薄膜制备历程中,退火制度对非晶硅薄膜晶化的影响,探讨了非晶硅薄膜中程有序性和缺陷态密度对其晶化的影响,探讨了纳米硅薄膜微结构与其光电性能之间的关系。本工作主要探讨成果如下：PECVD法制备非晶硅薄膜历程中,随氢稀释比的增大,a-Si:H薄膜沉积速率减小,薄膜的中程有序性减弱,缺陷态密度增大,薄膜光学带隙Eopt也增大；随沉积温度升高,α-Si：H薄膜沉积速率增大,中程有序性增强,缺陷态密度降低,薄膜光学带隙Eopt减小；再结晶法制备纳米硅薄膜时,随退火温度、退火时间的增多,纳米硅薄膜结晶程度增大；非晶硅薄膜的中程有序性越高,缺陷态密度越小,所制备的纳米硅薄膜结晶程度越高；RTP/SPC结合法制备nc-Si薄膜时,RTP预处理能增强非晶硅薄膜的中程有序性,缩短潜伏期时间,推动薄膜晶化,900℃高温退火0.5h时,RTP预处理能使纳米硅薄膜结晶程度明显提升；纳米硅薄膜由非晶相、硅纳米晶粒及界面区域构成,硅纳米晶粒任意分布镶嵌在非晶硅网络中；纳米硅薄膜的微结构与其电学性能之间关系密切,当纳米硅薄膜的结晶程度增大时,薄膜的电导率增大,当纳米硅(nc-Si)薄膜平均晶粒尺寸相同时,薄膜电导率的对数与薄膜结晶程度几乎呈线性联系；随纳米硅结晶程度的增大,薄膜的光吸收系数增大,光学带隙减小。关键词：非晶硅薄膜论文纳米硅薄膜论文PECVD论文SPC论文RTA论文结晶程度论文光学带隙论文电导率论文
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Abstract6-8
目录8-12
第一章 绪论12-24

1.1 课题背景12-13

1.2 非晶硅(α-Si：H)薄膜13-15

1.2.1 非晶硅(α-Si：H)薄膜概述13

1.2.2 非晶硅(α-Si：H)薄膜的结构13-15

1.2.3 非晶硅(α-Si：H)薄膜的能带结构15

1.3 纳米硅(nc-Si)薄膜15-18

1.3.1 纳米硅(nc-Si)薄膜的特性15-16

1.3.2 纳米硅(nc-Si)薄膜的结构16

1.3.3 纳米硅(nc-Si)薄膜导电机制16-17

1.3.4 纳米硅(nc-Si)薄膜能带结构17-18

1.4 非晶硅(α-Si：H)薄膜制备办法18-19

1.4.1 等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)18

1.4.2 溅射法18

1.4.3 热丝化学气相沉积法(HW-CVD)18

1.4.4 微波电子回旋共振化学气相沉积法(MWECR-CVD)18-19

1.5 PECVD中非晶硅(α-Si：H)薄膜的生长历程19-20

1.6 纳米硅薄膜制备办法20-22

1.6.1 直接制备法20-21

1.6.2 再结晶制备法21-22

1.6.2.1 常规高温退火法21

1.6.2.2 快速退火法21

1.6.2.3 金属诱导晶化法21

1.6.2.4 激光退火法21-22

1.7 纳米硅薄膜的运用22-23

1.7.1 薄膜太阳能电池22

1.7.2 薄膜晶体管22

1.7.3 压力传感器22-23

1.7.4 其他运用23

1.8 选题依据与探讨内容23-24

第二章 实验制备与分析测试24-32

2.1 实验设备24-26

2.

1.1 等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备24-25

2.

1.2 快速退火炉25-26

2.

1.3 高温退火炉26

2.

1.4 小型磁控溅射设备26

2.2 原材料与衬底26-27

2.1 PECVD原料气体26-27

2.2 小型磁控溅射靶材27

2.3 衬底27

2.3 样品制备与处理27-29

2.3.1 石英玻璃衬底处理27

2.3.2 非晶论文导读：3.3氢稀释比对硅薄膜沉积速率、微结构及性能的影响32-403.3.1氢稀释比对硅薄膜沉积速率的影响33-353.3.2氢稀释比对硅薄膜微结构的影响35-383.3.3氢稀释比对非晶硅薄膜光学性能的影响38-403.4沉积温度对硅薄膜沉积速率、微结构及性能的影响40-453.

4.1沉积温度对硅薄膜沉积速率的影响40-413.2沉积温度对硅薄膜微结构

硅(α-Si：H)薄膜制备27

2.3.3 快速退火处理27-28

2.3.4 管式炉退火处理28

2.3.5 薄膜电极制备28-29

2.4 分析与测试办法29-32

2.4.1 X射线衍射(XRD)29

2.4.2 激光拉曼光谱(Raman)29

2.4.3 紫外-可见透射光谱(UV-vis)29-30

2.4.4 场发射扫描电镜(SEM)30

2.4.5 透射电镜(TEM)30

2.4.6 光暗电导率测试(High Resistance Meter)30-31

2.4.7 椭偏测试31-32

第三章 非晶硅薄膜的制备、微结构与性能探讨32-46

3.1 引言32

3.2 非晶硅薄膜制备32

3.3 氢稀释比对硅薄膜沉积速率、微结构及性能的影响32-40

3.1 氢稀释比对硅薄膜沉积速率的影响33-35

3.2 氢稀释比对硅薄膜微结构的影响35-38

3.3 氢稀释比对非晶硅薄膜光学性能的影响38-40

3.4 沉积温度对硅薄膜沉积速率、微结构及性能的影响40-45

3.4.1 沉积温度对硅薄膜沉积速率的影响40-41

3.4.2 沉积温度对硅薄膜微结构的影响41-44

3.4.3 沉积温度对非晶硅薄膜光学性能的影响44-45

3.5 本章小结45-46

第四章 纳米硅薄膜的制备、微结构与性能探讨46-70

4.1 引言46

4.2 常规高温退火法(SPC)制备nc-Si薄膜46-57

4.

2.1 退火温度对非晶硅薄膜晶化的影响46-50

4.

2.2 退火温度对非晶硅薄膜晶化的影响50-51

4.

2.3 非晶硅薄膜微结构对其晶化的影响51-56

4.

2.4 非晶硅薄膜退火制度优化56-57

4.3 快速退火法制备nc-Si薄膜57-61
4.

3.1 快速退火制度对薄膜晶化的影响57-59

4.

3.2 纳米硅(nc-Si)硅薄膜结构59

4.

3.3 纳米硅(nc-Si)薄膜光学性能59-61

4.4 RTP/SPC结合法制备nc-Si薄膜61-64

4.1 实验参数61

4.2 RTP预处理对薄膜晶化的影响61-64

4.5 nc-Si薄膜的微结构与电学性能之间的关系64-66

4.6 nc-Si薄膜的微结构与光学性能之间的关系66-68

4.6.1 nc-Si薄膜结晶程度对光吸收系数的影响66-67

4.6.2 nc-Si薄膜结晶程度对光学带隙的影响67-68

4.7 本章小结68-70

第五章 全文总结及探讨展望70-72

5.1 探讨结论70-71

5.2 探讨展望71-72

参考文献72-78
致谢78-80
个人简历80-82
攻读探讨生期间发表的论文与取得的其他探讨成果82