氫化非晶硅薄膜的晶化處理研究.pdf

1、氫化非晶硅(a-Si∶H)薄膜在薄膜太陽能電池、薄膜晶體管、輻射探測和液晶顯示等領域有著重要的應用,因而在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的關注和大量的研究。但是,氫化非晶硅薄膜存在光致衰退(S-W)效應,是其在進一步應用中的一個瓶頸。為了解決這一難題,提出了很多意在消除或降低S-W效應的方法。研究發(fā)現(xiàn),通過對氫化非晶硅薄膜進行納米晶化處理,可明顯抑制S-W效應,進而可有效提高薄膜的性能穩(wěn)定性。
　　 本文基于等離子體增強化學氣相沉積(PE

2、CVD)制備方法,通過對硅烷等反應氣體進行氬氣稀釋和對磷摻雜氫化非晶硅薄膜進行氬等離子體退火的方法,借助多種現(xiàn)代分析測試方法,研究了氣體稀釋比、射頻功率密度和退火時間等對氫化非晶硅薄膜晶化的影響;研究了晶化過程中薄膜微結構、表面形貌和光電性能的變化。取得了如下一些應用基礎研究結果:
　　 (1)隨著氬氣/硅烷稀釋比的提高,氫化非晶硅薄膜的微結構發(fā)生了明顯的變化。當稀釋比提高到一定程度時,非晶硅薄膜的晶化率隨著稀釋比的提高而增加,

3、內(nèi)部的納米晶粒也隨著稀釋比的提高而長大,而薄膜的表面質量隨之得到改善。硅薄膜對紫外,可見光的吸收隨著晶化率的提高而降低,光學帶隙同時減小。透射電鏡研究表明,薄膜中含有數(shù)量不少的納米晶體,表明此時薄膜已經(jīng)成為“部分晶化”的非晶硅薄膜,即所謂的“類晶體”。
　　 (2)射頻功率密度對氫化非晶硅薄膜晶化的影響較為復雜。過度提高射頻功率密度會對薄膜的晶化率和晶粒尺寸造成不利影響。只有射頻功率密度的選取比較合理時,才會對氫化非晶硅薄膜的晶

4、化效果產(chǎn)生最有利的影響。
　　 (3)通過對氬等離子內(nèi)部Ar*和Ar+這兩種高能粒子的研究和分析,解釋了氬氣稀釋過程中稀釋比和射頻功率密度對薄膜晶化的不同表現(xiàn)Ar*相對于Ar+來說更為溫和,對非晶硅薄膜內(nèi)納米晶粒的生長和薄膜的綜合質量更為有利。提高氬氣稀釋比能有效提高Ar*的含量,有利于薄膜質量的改善;當射頻功率密度提高到一定程度后,氬等離子體內(nèi)Ar+的含量會激增,不利于薄膜質量的提高。
　　 (4)采用氬等離子體退火技