螺旋波等离子体制备纳米硅薄膜

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1、理学硕士学位论文螺旋波等离子体制备纳米硅薄膜及过程诊断王保柱河応农劣2004年5月密级:分类号:理学硕士学位论文螺旋波等离子体制备纳米硅薄膜及过程诊断硕士研究生：王保柱导师：于威教授申请学位级别：理学硕士学科专业：光学答辩日期：2004年5月授予学位单位：河北大学ClassifiedIndex：U-DeC.：ADissertationfortheDegreeofM.SciencePreparationofNanocrystallineSfliconFilmswithHeKconWavePlasmaChemicalVaporDepositionandProcessDiagno

2、sisCandidate:WangBaozhuSupervisor:Prof-YuWeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpecialty:OpticsMay,2004DateofOralExamination:University:HebeiUniversity摘要木工作采用螺旋波等离子体化学气相沉积（HWP-CVD）技术制备了纳米硅薄膜。通过拉曼（Raman）光谱，傅立叶红外吸收谱（FTIR）,X射线衍射（XRD）、紫外■可见透射（UV・VIS）谱和原子力显微镜（AFM）等多种检测手段，对薄膜的晶化度、氢含量及组态、晶粒大

3、小和光学带隙等特性进行了分析和确定，初步探讨了衬底温度和外加磁场对薄膜的结构与光学特性的影响。实验结果表明：适当升高衬底温度有利于薄膜晶化度的提高、晶粒尺寸的长大及薄膜中氢含量的降低。适当增加外加磁场的强度，可以调整等离子体运行状态，使纳米硅薄膜的沉积速率、晶化度和晶粒尺寸显著增加。在此基础上，通过光发射谱（OES）技术，对螺旋波等离子化学气相沉积纳米硅薄膜进行了实时诊断。研究了外加磁场、氢稀释和输入功率等实验参量对等离子体中SiHHp以及肌的OES强度的影响。实验结果表明：加入外加磁场，可以显著提高反应气体的激发效率。高的氢稀释比可以减小薄膜的非晶成分，但会导致薄膜的刻

4、蚀效应增强。提高输入功率可以增加各种活性粒子的浓度，并H使到达薄膜牛长表面粒子的荷能减小。关键词：螺旋波等离子体，纳米硅薄膜，光发射谱AbstractAbstractNanocrystallinesiliconfilmshavebeendepositedbyheliconwaveplasmachemicalvapordeposition(HWP-CVD).ThestructureandopticalcharacteristicsareanalyzedbyRamanspectra,FourierTransformInfrared(FTIR)spectroscopy,X-ray

5、diffraction(XRD),Ultraviolet-Visible(UV-VIS)spectroscopyandatomicforcemicroscopy(AFM)respectively.Theeffectsofthesubstratetemperatureandcouplingmagneticfieldonthegrowthofnanocrystallinesiliconarestudied.Theresultsindicatethatthecrystallinefractionandthegrainsizeofthefilmsareincreasedwithth

6、eincreaseofsubstratetemperature,whilethehydrogencontentisdecreasewiththeincreaseofsubstratetemperature.Increasingthecouplingmagneticfieldcanchangetheworkingmechanismoftheplasma.Thiscanmakethedepositionrate,crystallinefractionandgrainsizeofthefilmsincreasingevidently.Inaddition,opticalemiss

7、ionspectroscopy(OES)isusedtodiagnosethegrowthofnanociystallinesiliconinsituation.Theeffectsofthecouplingmagneticfield,theproportionofsilaneandhydrogenandtheinputpoweronOESintensityofSiHHpandHoarestudied.Theexperimentresultsindicatethatunderthecouplingmagnetic