多晶硅薄膜的制備和表征.pdf

1、在石油和天然氣價(jià)格不斷上揚(yáng)的今天，可再生能源(尤其是太陽(yáng)能)的研究業(yè)已成為各國(guó)各大研究小組研究的重點(diǎn)。隨著第三代太陽(yáng)能電池——薄膜太陽(yáng)能電池的深入研究，要提高多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的光伏轉(zhuǎn)換效率，制備高質(zhì)量的多晶硅薄膜是從本質(zhì)上解決問(wèn)題的一個(gè)途徑。 本文在制備高質(zhì)量多晶硅薄膜方面做了些探索性的工作，通過(guò)激光Raman譜和X射線衍射儀(XRD)對(duì)熱處理前后的等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)法和電子束蒸發(fā)(EBE)法所制的硅薄膜進(jìn)行

2、了分析。 首先，以PECVD法為硅薄膜制備技術(shù)，實(shí)驗(yàn)取得了如下結(jié)果：對(duì)PECVD法制備多晶硅薄膜的六個(gè)影響參數(shù)的調(diào)節(jié)方案是固定五個(gè)參數(shù)而調(diào)節(jié)余下的一個(gè)參數(shù)。其中，五個(gè)參數(shù)皆有三個(gè)對(duì)應(yīng)的可調(diào)值：氫氣和硅烷氣體流量比有100sccm/1sccm、100sccm/5sccm和50sccm/5sccm，射頻功率有50W、30W和10W，襯底溫度有350℃、200℃和常溫，工作壓強(qiáng)有24Pa、48Pa和72Pa，而沉積時(shí)間有30min、6

3、0min和90min。而電極距離有四個(gè)對(duì)應(yīng)的可調(diào)值：5.5cm、5.0cm、3.0cm和1.5cm。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：所得薄膜皆為非晶硅薄膜。其中，對(duì)電極距離進(jìn)行變更后，系統(tǒng)未能正常工作。據(jù)此可知，影響PECVD制備多晶硅薄膜的關(guān)鍵參數(shù)很有可能就是電極距離和硅烷的稀釋氣體氬氣。 為制備多晶硅薄膜，對(duì)所制非晶硅薄膜進(jìn)行后續(xù)熱處理。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：較僅經(jīng)過(guò)800℃下5h、10h和22h常規(guī)熱處理(SPC)的晶化薄膜，經(jīng)過(guò)800℃、60s快

4、速熱處理(RTP)的非晶硅薄膜在常規(guī)熱處理后所得的晶化薄膜有著更大的平均晶粒尺寸和更高的晶化率。研究結(jié)果表明：低溫短時(shí)快速熱預(yù)處理能促進(jìn)在后續(xù)常規(guī)熱處理中的非晶硅薄膜的晶化過(guò)程進(jìn)而提高了薄膜的晶化率。 通過(guò)分析非晶硅薄膜的晶化率和晶化所得多晶硅薄膜的殘余應(yīng)力，研究發(fā)現(xiàn)：在同一快速熱處理?xiàng)l件下，硅基薄膜比石英基薄膜有著更高的晶化率，而且去氫處理會(huì)降低石英基薄膜的晶化率。此外，經(jīng)過(guò)去氫處理的硅基薄膜的殘余應(yīng)力水平要低于經(jīng)過(guò)去氫處理的

5、石英基薄膜的殘余應(yīng)力水平，而且去氫處理會(huì)提高石英基薄膜的殘余應(yīng)力水平。研究結(jié)果表明：襯底性質(zhì)和去氫處理對(duì)氫化非晶硅薄膜的晶化有著重要的影響。 其次，以電子束蒸發(fā)(EBE)法為硅薄膜制備技術(shù)：分別在150℃、200℃、400℃、600℃和650℃的高真空下用電子束蒸發(fā)法制備硅薄膜并對(duì)所得薄膜分別在900℃、1000℃、1100℃和1200℃等溫度下進(jìn)行為時(shí)10s、30s和50s的快速熱處理。研究發(fā)現(xiàn)：所得硅薄膜皆為非晶硅薄膜；而且