高质量硅基薄膜制备及其性能的研究

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1、摘要氢化非晶硅薄膜(a—Si：H)以其优异的光电特性，在薄膜太阳能电池、薄膜晶体管、大面积平硒显示器以及光传感器等技术领域中起蓍日益重要的作爱，楚一耪在售惠秘攀帮§l源疆学瓣袋电子技术中毒蓉广泛瘟瘸楚薮鍪凌g≥耪料。但因为材料本身所存在的光致诱导衰退效应(Staebl讣wronskieffect)限制了它的进一步发展。本论文在对a—Si：H薄膜的制备工艺及方法进行深入研究搽谤之蜃，疆鑫了采溺嚣耪绣穗翡氮健皴磊建港貘(Fe—si：}{)寒箍褰薄貘稳定性的方法。具体从以下几方面开展了研究工作：针对哭覆原有微波燕子霉旋共援位学气稳派狡(醚骣ECR—CV

2、D)系统剁餐懿薄膜氢含潦较高、稳定性较差等同题，提出了燕熊辅助的微波魄子回旋共掇化学气相沉积(HwAMwECR—CvD)方法。分别研究了热丝系统对甜～Si：H薄膜及“c—si：}l薄貘微绩橡及髅戆躯影响。实验结果表明；对予制螯扩si：}{薄膜，熬丝对衬底酌辅助加热及热辐射使薄膜的氢含量盟藉降低，薄膜的稳定性嘲厦提高，当热丝温度为1450℃，衬底温度为160℃时，得到了光敏性及光照稳定性郡较好懿离痿量≤}鼓疆薄貘；对予潮各掣e—si：}l薄貘，在热照系统静辏蹬终震下，即使在较低的氛稀释比条件下也可以制备出晶化比及稳定性都较高的微晶硅薄膜。系绕研究了

3、采潮掰A潲Ec卜cvD方法裁备扩Si：H薄膜嚣雩，树底溢凄、反应气压、微波功率以及热丝温度等工艺参数对所制备薄膜的微结构及性能的影响。实验结果表明；巍了高速制餐褒质量的a～Si：}{薄膜，辩底温度、反应气压、微波功率骏及热照温度分裂联16耻2∞℃、2Pa、400～500w帮1350～1《酾℃为宜。麓经予阕一量缀瓣裹光敏瞧薄貘豹簸结搦避雩亍了努辑磷究，提出了薄貘豹光敏性与氢含量和氢碱键合方式没有直接联系，而对于稳定性却至关重婺的观点。并凰在制各工艺方面，较高的衬底温度和飙稀释比以及较低的沉积遥率对于撵蓑薄簇兹畿缝稳凝稳定缝都怒藩重要蕊作黧，著采弱氢

4、滋窭模望黯臻莱透行了解释。通过研究不同衬底温度及不同氢稀释比条件下制备的样品的微结构及晶化比，发现当采用低温制备(160～200℃)Fc—si：H薄膜时，氢稀释比对晶化的影响较衬底温度更为重要。进一步地，在保持其它工艺参数均不变的情况下，采用高氢稀释法制备了系列微晶硅薄膜。分析了它们的微结构、晶化比、∥r乘积以及光电特性等随氢稀释比的变化情况。实验结构表明：当氢稀释比为～94％时，制备的微晶硅薄膜不仅具有较高的光敏性～104，而且光照稳定性也较好，为8．7％，小于lO％。针对微晶硅薄膜吸收系数较低、制备需要较高厚度，从而需要较高沉积速度的问题，考

5、虑到压强对沉积速度及晶化比的重要影响，在分析了压强对沉积速度、薄膜晶化比以及致密度等方面影响的基础上，提出了采用两步压强法来制备高质量微晶硅薄膜的方法。结果表明：采用这种方法对于提高薄膜的致密度、减小氧含量进而改善薄膜的微结构都是有利的。实验制备出了光敏性较高(～103)，晶化比较大(61％)且光衰退稳定性也较好(5．6％)的优质氢化微晶硅薄膜。在对a—si：H薄膜的s—w效应的产生、si—H键的结构特性及结合能、以及s—w效应抑制方法等进行探讨的情况下，采用分子动力学模拟(m01ecular-dynamicssimulations)的方法，模拟

6、了在高氢的氛围下a—Si：H薄膜中H碰撞时所发生的化学反应及输运特性，从而揭示了非晶转微晶的变化过程。利用数值模拟的方法对薄膜光电导随光照时间的变化进行了拟合，揭示了各种不同缺陷态在光照过程中的产生和变化。并且发现：对于一定条件下制备的样品，其光电导总的衰退量和初始时刻的光电导具有一一对应的关系。即：样品初始时刻的光电导直接决定了样品在光照过程中光电导总的衰退量。关键词氢化非晶硅薄膜；氢化微晶硅薄膜；光电特性：光照稳定性IIAbstractHydrogenated蛐olphoussilicon(a_Si：H)吐1in61misplayinga11

7、importantr01einmetechn0109yflelds，suchastllin-filmsolarcell，thin—filmtr趾sistor，1arge-areaandplanedisplay，趾dphoto—sensoretc．becauseofitsexcellentpropenies，andisanewf协1ctionalmaterialapplied、Ⅳidelyinmemicro—electmnictedmologiesofinfomlationa11denergysciences．However，meStaebler-

8、wronski(s-w)emctexistedint11ematerialrestrictsitsfhnherdevelopment．1