廉价衬底上PECVD法制备非晶硅薄膜的工艺研究

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1、河北工业大学硕士学位论文廉价衬底上PECVD法制备非晶硅薄膜的工艺研究姓名：于经申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：刘彩池20100301河北工业大学硕士学位论文廉价衬底上PECVD法制备非晶硅薄膜的工艺研究摘要环境污染和能源危机是现代社会面临的严峻问题，太阳能作为可再生的清洁能源使得太阳能电池的研究日益重要。非晶硅薄膜太阳能电池已经成为光伏领域的热点，廉价衬底的引入使其在成本方面具有更强的市场竞争力。非晶硅薄膜近年来也得到了广泛的研究。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，以SiH4和H2为气源，分

2、别在玻璃片、单晶硅片、不锈钢片衬底上制备了非晶硅薄膜。采用XRD、Raman、SEM、FTIR等分析技术研究了硅烷浓度、衬底温度、射频功率、沉积气压等工艺参数对薄膜生长速率、结构、组态和表面形貌的影响。实验结果表明，玻璃衬底上非晶硅薄膜的沉积速率随硅烷浓度的增加、衬底温度的升高、射频功率和沉积气压的增大而增加。当硅烷浓度从3%增加到5%时，沉积速率增幅是最大的，当硅烷浓度由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态；当衬底温度从300℃升高到350℃时，沉积速率提高最快，当衬底温度由低到高变化时，薄膜结构中

3、的SiH、SiH2组态转变为SiH组态；当射频功率从40W增大到70W时，沉积速率增长最快，当射频功率由低到高变化时，薄膜结构中的SiH组态转变为SiH、SiH2组态；当沉积气压从80Pa增大到100Pa时，沉积速率提高最快，当沉积气压由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态。通过实验得到了利用现有设备生长非晶硅薄膜的优化工艺参数。衬底材料的不同对薄膜的表面形貌有很大影响，玻璃和硅片上的薄膜表面较平整均匀，不锈钢片上的薄膜表面很粗糙。关键词：非晶硅薄膜，PECVD，沉积速率，组态i廉价衬底上PECVD法

4、制备非晶硅薄膜的工艺研究STUDYONTHEFABRICATIONTECHNOLOGYOFAMORPHOUSSILICONFILMSBYPECVDONLOW-COSTSUBSTRATESABSTRACTEnvironmentpollutionandenergysourceshortagearebecomingthemostimportantproblemsforthecurrentsociety.Solarenergyisaregenerativeandcleanenergy.Theresearehofsolarcellsbe

5、comesmoreandmoreimportant.TheamorphoussiliconfilmssolarcellshavebeenconcernedinthefieldofPVatpresent.Theapplicationoflow-costsubstratesmakesitmorecompetitiveincost-control.Amorphoussiliconthinfilmshavebeenwidelystudiedintherecentyears.UsingSiH4andH2asgassources,amor

6、phoussiliconthinfilmsaredepositedonglass、siliconwafer、stainlesssteelsubstratesbyplasmaenhancedchemicalvapordeposition(PECVD).UsingthemethodsuchasXRD、Raman、SEM、FTIRtostudydifferentdepositionparameterssuchassilaneconcentration、substratetemperature、RFpower、gaspressure'

7、sinfluencetothethinfilm'sdepositionrate、structure、bondingmodeandsurfacetopography.Itindicatedthatwiththeincreaseofsilaneconcentration、substratetemperature、RFpowerandgaspressure,thedepositionrateofamorphoussiliconthinfilmsonglassincreased.Whensilaneconcentrationincre

8、asedfrom1%to9%,thedepositionrateincreasedthemostrapidly,theconfigurationsshiftedfromSiH、SiH2toSiH;whensubstratetemperatureincreasedfrom300