第一代半导体材料(硅)薄膜制备技术

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1、题目:第一代半导体材料（硅）薄膜制备技术姓名:赵佳磊学号：10120107学院：材料学院材料工程系指导老师：任维丽老师第一代半导体材料（硅）薄膜制备技术摘要：近年来，随着太阳能光伏产业领域的高速发展，微晶硅薄膜材料凭借其优异的光电性能和低廉的成本，成为国际公认的新一代以硅为基底的薄膜太阳能电池材料。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅相比，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位；非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳

2、定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。本文主要介绍了第一代半导体材料的性质和功用，着重讲解了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜的制备技术。关键词：半导体，多晶硅，非晶硅，制备正文：1.半导体材料1.1什么是半导体材料半导体材料（SemiconductorMaterials）是室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料，可用来制作半导体器件和集成电路。靠电子和空穴两种载流子实现导电，室温时电阻率一般在1mΩ·cm～1GΩ·cm之间。通常电阻率随温度升

3、高而增大；若掺入活性杂质或用光、射线辐照，可使其电阻率有几个数量级的变化。纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。在高纯半导体材料中掺入适当杂质后，由于杂质原子提供导电载流子，使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P型半导体。图1.1图1.2如图1.1是依靠价带空穴导电，所以是P型半导体；图1.2是依靠导带电子导电，所以是N型半导体。1.2半导体材料的分类1.2.1元素半导体元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等，以

4、硅、锗应用最广。在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性的元素,其中C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态;B、Si、Ge、Te具有半导性；Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。1.2.2无机化合物半导体无机化合物半导体分为二元系、

5、三元系和多元系。二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成，典型的代表为砷化镓、磷化镓、磷化铟等。它们都具有闪锌矿结构,它们在应用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。③ⅡB-Ⅵ族:ⅡB族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物，是一些重要的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。④ⅠB－Ⅶ族：ⅠB族元素Cu、Ag、Au和Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物，其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。⑤Ⅴ-Ⅵ族：Ⅴ族元素As

6、、Sb、Bi和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物具有的形式,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是重要的温差电材料。⑥第四周期中的B族和过渡族元素Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物,为主要的热敏电阻材料。三元系包括：①由一个ⅡB族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ－Ⅴ族中两个Ⅲ族原子所构成的。例如ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2等。②由一个ⅠB族和一个Ⅲ族原子去替代ⅡB-Ⅵ族中两个Ⅱ族原子所构成的,如CuGaSe2、AgInTe2、AgTlTe2、CuInSe2、

7、CuAlS2等。③由一个ⅠB族和一个Ⅴ族原子去替代族中两个Ⅲ族原子所组成,如Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4等。此外，还有其结构基本为闪锌矿的多元系（例如Cu2FeSnS4）和更复杂的无机化合物。多元系化合物半导体主要为多元固溶体，如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。1.2.2有机化合物半导体已知的有机半导体有几十种，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，它们作为半导体还处于研究阶段，尚未得到应用。1.2.3非晶态与液态半导体这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。非晶

8、态半导体是具有半导体性质的非晶态材料，是半导体的一个重要部分。目前主要的非晶态半导体有两大类。①硫系玻璃。含硫族元素的非晶态半导体。例如As-Se、As-S，通常的