摻磷納晶硅薄膜的制備及相關(guān)特性研究.pdf

1、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法(PECVD)是制備薄膜材料的幾種方法中技術(shù)最為成熟、操作較為簡(jiǎn)單的一種，并且可以制備均勻性高的大面積薄膜。但是采用PECVD方法沉積優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜仍必須弄清兩個(gè)問(wèn)題：一是薄膜的微結(jié)構(gòu)表征；二是薄膜的輸運(yùn)性質(zhì)。薄膜的微結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)性質(zhì)決定電池的性能，因此制備優(yōu)質(zhì)薄膜是制作太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵。為解決這些問(wèn)題，目前研究人員多致力于沉積條件的優(yōu)化及一些輔助手段的采用。 本文采用PECVD方法，系統(tǒng)研究了襯底溫度

2、、硅烷濃度對(duì)本征納晶硅薄膜晶化率、平均晶粒尺寸的影響，再利用所得結(jié)果制備了納晶硅薄膜，研究了磷摻雜對(duì)納晶硅薄膜晶化率、電導(dǎo)率、平均晶粒尺寸、晶格畸變和光學(xué)帶隙的影響，用薄膜生長(zhǎng)模型和量子點(diǎn)隧穿模型作出了合理解釋。結(jié)果表明： (1)對(duì)本征納晶硅薄膜，硅烷濃度越低，越有助于晶化，晶化率拐點(diǎn)溫度越低；平均晶粒尺寸、晶化率隨襯底溫度的升高具有相似的變化規(guī)律. (2)摻磷對(duì)N型納米硅薄膜電導(dǎo)率的影響因素既包括自由載流子濃度，又包括

3、遷移率，而影響本征納米硅電導(dǎo)率的主導(dǎo)因素是載流子的遷移率，自由載流子濃度影響有限。少量摻磷會(huì)促進(jìn)晶化，提高電導(dǎo)率；但過(guò)量摻磷會(huì)引起晶格畸變，不利于晶化率和電導(dǎo)率的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用量子點(diǎn)隧穿(HQD)模型合理解釋。 (3)納晶硅薄膜中的硅晶粒分布呈無(wú)序狀態(tài)，沒(méi)有特定的擇優(yōu)取向分布；晶粒尺寸越小，引起的晶格畸變?cè)酱螅蛟谟诰Я３叽缭叫?，表面附加壓力越大，晶?；冊(cè)酱螅?(4)納晶硅薄膜的光學(xué)帶隙E<,opt>與晶體的微結(jié)