磁控濺射法沉積硅薄膜的研究.pdf

1、太陽電池是一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)，也是現(xiàn)在發(fā)展正非?；馃岬囊粋€(gè)行業(yè)。非晶硅、微晶硅薄膜太陽電池在硅系太陽電池中具有很大的性價(jià)比優(yōu)勢。本文使用磁控濺射法沉積硅薄膜，通過優(yōu)化薄膜沉積的工藝參數(shù)，以期為用濺射法最終制備出高質(zhì)量的器件級硅薄膜提供科學(xué)數(shù)據(jù)。磁控濺射法是一種簡單、低溫、快速的成膜技術(shù)，能夠不使用有毒氣體和可燃性氣體進(jìn)行摻雜和成膜，直接用摻雜靶材濺射沉積，此法節(jié)能、高效、環(huán)保。可通過對氫含量和材料結(jié)構(gòu)的控制實(shí)現(xiàn)硅薄膜帶隙和性能的調(diào)節(jié)。與其它技

2、術(shù)相比，磁控濺射法最大的優(yōu)勢是它的沉積速率快，具有誘人的成膜效率和經(jīng)濟(jì)效益，該技術(shù)有望大幅降低太陽電池成本。 本文在玻璃襯底上沉積硅薄膜，研究濺射工藝參數(shù)對薄膜的光學(xué)性能和結(jié)構(gòu)組分的影響。本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論可總結(jié)如下： 1、隨著濺射氫氣分壓增加，硅薄膜光學(xué)帶隙（Eg）增大，折射率減小，吸收系數(shù)和消光系數(shù)減小，薄膜的有序度逐漸減小。硅薄膜的沉積速率隨氫分壓的增加先增大后減小，在低濺射功率、高氫稀釋比條件下，沉積速率

3、超過10nm/min。 2、沉積溫度升高，Eg逐漸減小并趨于平穩(wěn)，折射率變大，吸收系數(shù)和消光系數(shù)增大，薄膜有序度增加。基片溫度的變化對薄膜沉積速率的影響很小。 3、隨著濺射電流的增大，薄膜的截止邊逐漸紅移。沉積電流增加，Eg減小，薄膜的折射率逐漸增大，吸收系數(shù)也增大。但對0.14A電流沉積樣品的Eg、折射率和吸收系數(shù)都偏離這一趨勢。低功率下沉積薄膜的有序度高。沉積速率隨濺射功率的增大而單調(diào)增大，在較大沉積功率下，沉積速率

4、可達(dá)30nm/min。 4、薄膜的折射率、吸收系數(shù)和消光系數(shù)均隨波長的增加而減小。拉曼光譜測試結(jié)果表明，所沉積薄膜中沒有生成晶粒。在400nm波長處，改變沉積參數(shù)，薄膜吸收系數(shù)在104cm-1到105cm-1數(shù)量級之間變化，消光系數(shù)在0.3附近。 5、沉積的薄膜樣品經(jīng)長期放置以后，薄膜的有序度降低很多。紅外光譜分析表明薄膜中存在SiH，SiH2或（SiH2）n鍵以及Si—O鍵；增加沉積時(shí)的氫氣分壓，氫在薄膜中的存在狀態(tài)穩(wěn)