多晶硅薄膜_中国百科网
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多晶硅薄膜
通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350－450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成...
多晶硅薄膜的制备方法日 作者：胡志鹏 来源：中国电源博览总第106期 编辑：杨宇 摘 要：本文介绍了太阳能多晶硅薄膜的主要制备方法。其中化学气相沉积法(CVD)是制备多晶硅薄膜最广泛使用的方法，其中主要有等离子体增强...
　　为了进一步提高多晶硅薄膜的晶化率，采用真空蒸镀的方法在玻璃衬底上制备了掺杂稀土锗的多晶硅薄膜。用扫描电子显微镜(KYKY-1000B)和显微激光拉曼光谱仪(JYLabramHR800)分析研究了不同掺杂分数的锗成分对掺锗多晶硅薄膜的...
　　为了考察硅铝界面氧化铝膜对铝诱导多晶硅的影响,本文用磁控溅射方法制备了界面有无氧化铝膜的硅铝复合结构。XRD 测试表明两种铝诱导方法均制备了具有(111) 高度择优取向的多晶硅薄膜。光学显微镜和扫描电镜照片显示,有氧化铝膜时铝诱导的...
　　根据热力学第二定律的Gibbs自由能描述，理论研究了铝诱导晶化(AIC)制备多晶硅薄膜的铝诱导层交换(ALILE)机理。用数学模型描述了ALILE过程中a-Si原子通过Al2O3缓冲层向铝层扩散的动力学过程。在此模型框架下，根据多晶硅...
采用的硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池。 　　 　　单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7％，规模生产时的效率为15％。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本...
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多晶硅薄膜的工艺研究
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你可能喜欢以SiCl_4为源气体用PECVD方法低温快速生长多晶硅薄膜--《汕头大学》2005年硕士论文
以SiCl_4为源气体用PECVD方法低温快速生长多晶硅薄膜
【摘要】：多晶硅薄膜以其优异的光电性能和较低的制备成本在能源信息工业中,日益成为一种非常重要的电子材料,被广泛应用于大规模集成电路和半导体分立器件。高效、稳定、廉价的多晶硅薄膜太阳电池有可能替代非晶硅薄膜太阳电池成为新一代无污染民用太阳能电池。
为降低多晶硅薄膜的生产成本,目前国际上已发展了多种低温制备技术,但各有其不利于工业化生产的因素。而传统的PECVD系统较适合大规模工业化生产,而且工艺成熟,所制备的薄膜质量高,因而PECVD法是工业化生产最有效的方法。SiCl_4是一种比SiH_4、SiF_4更廉价的工业原材料,生产更安全,能有效降低生产成本。因此,以SiCl_4和H_2为源气体,采用射频辉光放电等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法低温制备多晶硅薄膜正日益受到重视。但采用此方法制备的晶化硅薄膜沉积速率很低,一般为0.2～0.8(?)。这样低的沉积速率使生产效率低,难以形成大规模生产,推广应用受到限制。因此研究薄膜的低温快速生长技术并应用这种技术制备优质的多晶硅薄膜材料成为目前国际上非常关注的课题。本论文“以SiCl_4为源气体用PECVD方法低温快速生长多晶硅薄膜”是国家重大基础研究“973”计划的一个子项目,我们的目标是提供衬底温度不高于300℃,生长速率3(?)/s,5×5cm~2面积,不均匀性小于10%,带隙Eg1.2ev,电导激活能Ea0.5ev,迁移率5cm~2/V·S以上的多晶硅薄膜。
首先,我们研究薄膜的均匀性的提高,薄膜的均匀性与射频辉光放电过程中的电场强度的分布和气流分布等因素有关。影响电场均匀分布性的主要因素是极板的边缘效应,为了验证其对膜均匀性的影响,我们制造一个网罩,将其接地并置于下电极板之上,实验表明薄膜均匀性得到很大改善。为了更好的抑制极板边缘效应及更加实用,我们设计了一个不锈钢样品架,采用此样品架沉积的薄膜均匀性得到了改善。与此同时,通过调整气孔的分布,我们获得较为分布均匀的气流场,从而获得均匀分布的反应基元,薄膜的均匀性得到明显改善,在5×6cm~2内不均匀性从37%下降到5%。
由于薄膜的光电性能与薄膜的结构密切相关,而薄膜的结构强烈依赖于PECVD工艺。为了获得高速生长的优质多晶硅薄膜,我们首先研究不同成膜工艺参量对薄膜沉积速率和结构的影响,发现在低温下硅薄膜的生长速率强烈依赖于放电功率、H_2/SiCl_4流量比、衬底温度和反应气压。生长速率随放电功率升高而增加;过大的氢流量或过小的氢稀释度均不利于薄膜沉积速率的提高,过低的衬底温度薄膜沉积速率较低,而高的衬底温度下沉积
【关键词】：
【学位授予单位】：汕头大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2005【分类号】：TB34【目录】：
中文摘要2-4
英文摘要4-6
第1章 前言9-23
1.1 多晶硅薄膜的应用9-10
1.1.1 多晶硅薄膜在电子器件中的应用9
1.1.2 多晶硅薄膜在太阳能电池中的应用9-10
1.2 多晶硅薄膜的结构特点和光电性能10-12
1.2.1 多晶硅薄膜的结构特点10-12
1.2.2 多晶硅薄膜的光电性能12
1.3 多晶硅薄膜的低温制备方法12-16
1.3.1 固相晶化法13-14
1.3.2 在衬底上直接沉积多晶硅薄膜14-16
1.4 以SiCl_4／H_2为源气体制备poly-Si薄膜的优点和研究现状16-19
1.4.1 以SiCl_4为源气体生长多晶硅薄膜的优点16
1.4.2 以SiCl_4／H_2为源气体制备poly-Si薄膜的研究现状16-19
1.5 本研究所采取的方法及其意义19-23
第2章 PECVD法低温沉积硅薄膜的实验过程23-27
2.1 实验所用PECVD系统描述23-24
2.2 样品制备24-27
第3章 多晶硅薄膜均匀性的研究27-37
3.1 薄膜均匀性的表征27-29
3.1.1 不均匀性的表征27
3.1.2 薄膜厚度的测量方法及原理27-29
3.2 薄膜均匀性的研究及解决29-37
3.2.1 未改进前薄膜的均匀性29-31
3.2.2 不均匀的分析及解决31-36
3.2.2.1 电场的影响及解决31-33
3.2.2.2 气孔分布的影响及解决33-36
3.2.3 小结36-37
第4章 PECVD多晶硅薄膜生长速率的研究37-44
4.1 功率对薄膜沉积速率的影响37-38
4.2 氢对薄膜沉积速率的影响38-40
4.3 衬底温度对薄膜沉积速率的影响40-41
4.4 反应气压对薄膜沉积速率的影响41-43
4.5 小结43-44
第5章 薄膜的结构和成分分析44-67
5.1 实验方法44-45
5.2 功率对薄膜结构的影响45-52
5.2.1 不同沉积功率下样品拉曼谱45-48
5.2.2 不同沉积功率下样品的表面形貌48-51
5.2.3 不同沉积功率下样品的成分分析51-52
5.3 氢对薄膜结构的影响52-60
5.3.1 不同氢稀释下样品拉曼谱52-55
5.3.2 不同氢稀释下样品的表面形貌55-59
5.2.3 不同氢稀释度下样品的成分分析59-60
5.4 衬底温度对薄膜结构的影响60-64
5.4.1 不同衬底温度下样品拉曼谱60-62
5.3.2 不同衬底温度下样品的表面形貌62-64
5.5 反应气压对薄膜结构的影响64-67
第6章 薄膜的光电性能分析67-78
6.1 薄膜的稳态光、暗电导率及电导激活能67-69
6.1.1 多晶硅薄膜的导电机理与激活能67
6.1.2 实验装置、测量方法及结果67-69
6.2 多晶硅薄膜的光照稳定性测量69-72
6.3 多晶硅薄膜的光学性能72-78
6.3.1 多晶硅薄膜的光吸收特性72-74
6.3.2 多晶硅薄膜的光学带隙74-78
第7章 低温多晶硅薄膜生长机制分析78-89
7.1 Cl和H元素在低温沉积多晶硅薄膜中的作用78-79
7.2 多晶硅薄膜的低温沉积模型79-82
7.2.1 前言79-81
7.2.2 空间气相反应81
7.2.3 表面反应81-82
7.3 实验证明82-86
7.3.1 功率的影响82-84
7.3.2 氢稀释度的影响84
7.3.4 温度的影响84
7.3.3 气压的影响84-85
7.3.5 多晶硅薄膜的最初生长特性85-86
7.4 小结86-89
第8章 结论89-90
攻读硕士期间完成和发表的论文90-91
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