MWECR CVD制備氫化非晶硅薄膜的微結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、非晶硅(a-Si)具有特殊的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì),并且呈現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景.但是由于它含有大量的缺陷態(tài)(主要缺陷態(tài)是懸掛鍵),使其在實際應(yīng)用方面受到了約束.對于氫化非晶硅(a-Si:H),由于氫的介入使得氫化非晶硅的缺陷密度比未氫化的非晶硅大大降低,從而使其符合器件級質(zhì)量材料的要求.a-Si:H薄膜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于太陽能電池等領(lǐng)域.但是a-Si:H的沉積速率和質(zhì)量很大程度上受到制備工藝的影響.為了獲得高速沉積下的高品質(zhì)a-Si:H薄膜,使其能

2、夠產(chǎn)業(yè)化,微波電子回旋共振化學(xué)氣相沉積(MWECR CVD)方法在國際上受到了人們廣泛的重視.MWECR CVD方法具有電子和離子產(chǎn)生率高等優(yōu)點,人們期望它能在較高的沉積速率下獲得器件級質(zhì)量的a-Si:H薄膜.因此,我們用MWECR CVD系統(tǒng)在不同的工藝條件下沉積了a-Si:H薄膜.用MWECR CVD制備非晶硅薄膜研究H<,2>/SiH<,4>稀釋比對a-Si:H薄膜結(jié)構(gòu)的影響.同時研究了襯底溫度對a-Si:H結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提

3、高襯底溫度有利于沉積過程,從而改善薄膜的結(jié)構(gòu).a-Si:H薄膜的一系列特性同膜中的氫存在密切關(guān)系,一方面,氫以單氫化合物(Si-H)方式結(jié)合到膜中,從而飽和了膜中的懸掛鍵;另一方面,氫以多氫化合物(Si-H<,2>、Si-H<,3>和(Si-H<,2>)n)方式結(jié)合到膜中,反而在膜中引入了缺陷,使帶隙中的局域態(tài)密度增大.該文依據(jù)合理的基線將付里葉變換紅外(FTIR)透過率譜轉(zhuǎn)換成了吸收系數(shù)譜.通過計算吸收系數(shù)譜中搖擺模吸收帶和伸縮模吸收

4、帶的面積,計算得到膜中的氫含量和硅氫鍵的配置方式.隨著襯底溫度升高,以單氫化合物結(jié)合的氫含量基本保持不變,而以多氫化合物結(jié)合的氫含量逐步減少.該論文對a-Si:H薄膜進(jìn)行了一系列的喇曼測試,并針對沉積溫度以及不同退火條件下薄膜的喇曼譜圖進(jìn)行了分析.隨著沉積溫度的增加,薄膜開始呈現(xiàn)出非晶/微晶相混合的結(jié)構(gòu).與此同時,該論文也進(jìn)行了對a-Si:H薄膜光學(xué)帶隙的計算,并發(fā)現(xiàn)伴隨著襯底溫度升高,光學(xué)帶隙減少.a-Si:H光學(xué)帶隙的增大是膜中氫含