感應耦合等離子體增強化學氣相沉積法制備多晶硅薄膜.pdf

1、在石油、天然氣等傳統(tǒng)能源價格不斷上漲的今天，可再生能源--太陽能的研究已經成為全世界科研組織研究的重點。并且，隨著對第三代薄膜太陽能電池研究的深入，為了提高多晶硅、微晶硅薄膜太陽能電池的光電轉換效率，并使得太陽能電池走進人類的日常工作、生活，制備高質量、低成本多晶硅、微晶硅薄膜是必然的解決途徑。
　　 本文采用感應耦合等離子體增強型化學氣相沉積技術低溫、低耗能制備多晶硅薄膜。首先利用朗繆爾探針診斷了反應室腔體內等離子體參數(shù)，得到

2、了反應室腔體內各個位置的離子密度和電子溫度空間變化規(guī)律，腔體內離子密度隨h的增高而逐漸變大，但均勻性和穩(wěn)定性逐漸降低。在h較高的Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)，電子溫度隨r的增大迅速變小，因此在h=0～3cm的Ⅰ區(qū)內可以看作是一塊等離子體密度穩(wěn)定的區(qū)域，適合大面積的制備實驗樣品。在一定的工作氣壓下，增加射頻功率會使等離子體密度增大，但存在趨向于飽和的趨勢，因此。綜合射頻功率、工作氣壓對離子密度的影響，判斷在進行大面積均勻等離子體工藝沉積薄膜過程中，應避免采

3、用過低工作氣壓。
　　 為了獨立控制等離子體鞘層附近區(qū)域的離子密度和能量分布，采用光發(fā)射光譜（OES）測量技術，對不同工作氣壓和射頻功率下感應耦合等離子體（ICP）鞘層附近區(qū)域的輝光特性進行了研究。在放電氣壓為0.1，0.25，0.5Pa，射頻功率為30，75，120，180W得到了氬等離子體鞘層附近區(qū)域的發(fā)射光譜。原子譜線和離子譜線特性分析表明，在鞘層附近區(qū)域感應耦合等離子體具有較高的離子密度和較低的電子溫度。改變放電氣壓和射

4、頻功率，對得到的光譜特性分析表明，鞘層附近區(qū)域離子密度隨射頻功率的增大而線性增大，在低壓下隨氣壓的升高而增大。低激發(fā)電位原子譜線強度增加迅速，高激發(fā)電位原子譜線強度增加緩慢，而離子譜線強度增加很不明顯。
　　 通過對探針診斷和OES譜線的分析，調整預想的ICP實驗系統(tǒng)，在射頻功率120W，工作氣壓0.25～0.5Pa，襯底溫度150～200℃條件下，采用ICPECVD以SiH4和Ar為反應氣體分別在單晶硅和載玻片襯底上沉積制備多

5、晶硅薄膜。
　　 對得到的實驗樣品薄膜的OES、AFM、XRD等分析表明：在等離子體鞘層附近區(qū)域觀察到414nm的SiH*，486nm的Hβ*，656nm的Hα*，415nm以及434nm處的Ar*等發(fā)射光譜特征峰的出現(xiàn)。薄膜樣品的表面形貌均勻整齊、無明顯缺陷、一致性高。實驗制備出的樣品薄膜厚度為1.6/μm，其中單晶硅襯底的樣品薄膜的X射線衍射圖在Si（111）晶向顯現(xiàn)衍射峰，F(xiàn)WHM為d=0.662nm，呈微晶態(tài)。載玻片襯底