微晶硅薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程與晶化機(jī)械研究.pdf_第1頁(yè)
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1、微晶硅薄膜具有與非晶硅薄膜相同的低溫制備、工藝簡(jiǎn)單、便于大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率和較好的光照穩(wěn)定性,所以有望發(fā)展成為一種制造高性價(jià)比太陽(yáng)能電池的材料。微晶硅薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生晶粒的數(shù)量及尺寸對(duì)薄膜性能有很大影響。本課題采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)分別制備了不同沉積時(shí)間、不同氫稀釋比、不同襯底溫度的三個(gè)系列微晶硅薄膜樣品,利用X射線衍射分析、透射電子顯微分析、高分辨透射電子顯微分析等檢測(cè)手段研究了各組

2、薄膜的晶化程度和微結(jié)構(gòu),分析了薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程,從氫稀釋比和襯底溫度兩個(gè)方面討論了薄膜的晶化機(jī)制。研究結(jié)果表明:
  (1)PECVD系統(tǒng)沉積微晶硅薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程為:沉積初期首先快速生長(zhǎng)出厚度達(dá)數(shù)十納米的非晶膜層,之后出現(xiàn)納米晶粒與非晶薄膜交替生長(zhǎng),非晶膜層逐步過(guò)渡到晶化薄膜;隨后薄膜晶化率提高,晶粒尺寸增大,薄膜生長(zhǎng)表面愈加有利于沉積粒子規(guī)整排列,如此形成良性循環(huán),促使薄膜晶化率和晶粒尺寸不斷增加,薄膜生長(zhǎng)速率不斷提高。并且薄膜生

3、長(zhǎng)過(guò)程中不同尺寸納米晶粒與非晶薄膜同時(shí)生長(zhǎng),使薄膜晶化程度與微結(jié)構(gòu)橫向分布不均勻。
  (2)隨氫稀釋條件增強(qiáng),薄膜晶化率、晶粒尺寸呈先升后降的變化趨勢(shì)。氫稀釋可以增強(qiáng)沉積粒子表面擴(kuò)散、破壞Si-Si弱鍵,促進(jìn)薄膜晶化;但過(guò)度的氫稀釋阻礙沉積粒子的釋氫反應(yīng)并產(chǎn)生SiHn重基團(tuán),不利于薄膜晶化。
  (3)隨襯底溫度的升高,薄膜晶化率、晶粒尺寸呈先升后降的變化趨勢(shì)。襯底溫度的升高有助于增強(qiáng)沉積粒子表面擴(kuò)散,促進(jìn)薄膜晶化;但過(guò)高

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