a-Si1-x-yCxGey-H薄膜及a-Si-H-4H-SiC光電特性研究.pdf

1、氫化非晶硅基(a-Si1-x-yCxGey：H)薄膜材料是一種非常具有潛力的光電材料，由于其具有低能耗，對(duì)襯底的要求不高，并且易于大面積沉積等優(yōu)勢(shì)而備受人們關(guān)注。而碳化硅(SiC)作為新型的半導(dǎo)體材料，由于其具有高的臨界擊穿電場、寬帶隙、高的載流子飽和漂移速度以及高的熱導(dǎo)率等特點(diǎn)，在高頻、高溫、大功率及抗輻射等方面的應(yīng)用潛力是巨大的。因此如果在SiC上能生長出高品質(zhì)的a-Si1-x-yCxGey：H薄膜，使其受控于可見和紅外光源，將會(huì)解

2、決SiC僅受控于紫外光源的問題。
　　 本文首先從氫化非晶硅(a-Si：H)薄膜的制備入手，用自制等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)設(shè)備制備a-Si：H薄膜。研究了a-Si：H薄膜的均勻性問題；以及不同輝光功率、襯底溫度和反應(yīng)氣壓對(duì)制備a-Si：H薄膜的生長速率和光學(xué)帶隙的影響。結(jié)果表明，影響薄膜均勻性的因素主要是電極間距和輝光功率的大?。浑S著輝光功率、襯底溫度、反應(yīng)氣壓的增加，生長速率都有所增加，但過快的生長速率會(huì)導(dǎo)致薄膜

3、內(nèi)部缺陷增多，性能下降，甚至薄膜脫落；在可見光波段，薄膜的光吸收系數(shù)在105cm-1數(shù)量級(jí)內(nèi)；所制a-Si：H薄膜樣品的光學(xué)帶隙在1.7eV至2.1eV的范圍內(nèi)變化；并利用正交實(shí)驗(yàn)的手段，得到了本PECVD設(shè)備的最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
　　 其次，采用已得的最佳參數(shù)制備出了一系列a-Si1-x-yCxGey：H薄膜。并討論了各個(gè)組分變化對(duì)薄膜性能的影響。得出了a-SiGe：H薄膜的生長速率最高為6.52nm/min，而a-SiC：H薄膜

4、為9.46nm/min。對(duì)于a-Si1-x-yCxGey：H薄膜而言，隨著組分的變化，其光學(xué)帶隙能夠在1.5eV至2.0eV之間甚至更寬的范圍內(nèi)變化。
　　 最后，用PECVD法制備出摻雜的a-Si：H薄膜，并對(duì)其電學(xué)性能進(jìn)行了分析，且對(duì)制備p-i-n型a-Si：H/4H-SiC光電二極管的工藝參數(shù)及器件的光電特性做了初步的研究。結(jié)果表明，摻雜的a-Si：H薄膜暗電導(dǎo)率在10-5S/cm數(shù)量級(jí)，遠(yuǎn)高于未摻雜的a-Si：H薄膜(1

5、0-8S/cm至10-11S/cm)。p-a-Si：H/i-a-Si：H/n-4H-SiC器件有較好的整流特性和一定的光電效應(yīng)。而在a-Si：H上用磁控濺射的方法制作鋁電極可能對(duì)薄膜有一定的損傷，會(huì)造成金屬與半導(dǎo)體的點(diǎn)接觸，降低器件的整流特性。
　　 通過以上結(jié)論得出：a-Si1-x-yCxGey：H薄膜具有光學(xué)帶隙可調(diào)的性質(zhì)，并對(duì)可見及近紅外光源有較強(qiáng)的吸收；p-i-n型a-Si：H/4H-SiC光電二極管具有較好的整流特性和