磁控濺射制備氮化硅薄膜特性研究.pdf

1、制備減反射薄膜是多晶硅太陽電池生產(chǎn)中最重要的一道工序，這層薄膜不但可以增加光透過，降低光反射，而且還具有表面鈍化和體鈍化的作用。目前工業(yè)生產(chǎn)中主要使用等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)制備含氫的氮化硅薄膜，由于它使用爆炸性氣體，使得生產(chǎn)過程中存在著安全隱患，而磁控濺射就能避免上述問題，它可以在低溫條件下制備非晶的氮化硅薄膜，所以探索使用磁控濺射制備氮化硅薄膜的條件就顯得很必要。 本論文探索了制備氮化硅薄膜的工藝條件，研究了薄膜的

2、增透減反特性和鈍化特性。同時，在此基礎(chǔ)上進一步探究了減反射層的光致發(fā)光特性，研究這層薄膜能否發(fā)生下轉(zhuǎn)換作用是第三代太陽電池研究領(lǐng)域中一個重要方面。 本文以石英玻璃和拋光硅片做襯底，采用射頻磁控反應(yīng)濺射法，通過改變Ar/N<,2>流量比得到一系列氮化硅薄膜。用分光光度計對薄膜的光學(xué)特性進行了表征，發(fā)現(xiàn)在石英上制備的薄膜透過率可以達(dá)到90％以上；X射線光電子能譜(XPS)表明薄膜中出現(xiàn)了Si<,3>N<,4>成分，且薄膜全部為富硅薄

3、膜；原子力顯微鏡(AFM)圖顯示了在拋光硅片上制備出的薄膜比較平整、致密，從而有利于減少光的漫反射。可以看出磁控濺射制備的薄膜在太陽電池的吸收波段內(nèi)具有很好的透光性，純N<,2>條件下制備的薄膜比使用Ar和N<,2>混合氣體條件下制備的薄膜中的SiN<,x>含量要低；隨著氮氣流量的增加，薄膜中出現(xiàn)了微孔，缺陷態(tài)增加，大大影響到薄膜的光學(xué)特性和結(jié)構(gòu)，并對微孔的形成機制進行了解釋。 隨后在高純N<,2>中對薄膜進行高溫退火，研究了退

4、火前后氮化硅薄膜氫含量的變化，眾所周知，由于氫可以向硅中擴散，和缺陷、晶界等處的懸掛鍵結(jié)合，消除其活性，從而獲得更高的少子壽命。適量的H會對表面起到鈍化作用，而過高的氫含量會對膜的結(jié)構(gòu)、密度、折射率、應(yīng)力及耐腐蝕性等均有不利影響。因此研究磁控濺射中氫含量的來源以及退火對氫的影響就顯得很有必要，傅立葉紅外光譜(FTIR)表明退火后薄膜的氫含量有所降低，AFM圖顯示退火后薄膜更加致密。 同時對這層薄膜能否發(fā)生下轉(zhuǎn)換特性進行了研究。通