如题。

第55卷第1期2006年1月100023290Π2006Π55(01)Π0098204

物　理　学　报

ACTAPHYSICASINICA

Vol.55,No.1,January,2006

ν2006Chin.Phys.Soc.

微晶硅薄膜的结构及光学性质的研究

郜小勇　李　瑞　陈永生　卢景霄　刘　萍　冯团辉　王红娟(郑州大学教育部材料物理重点实验室,　450052(2005年1月7日收到;2005年422

　　借助RF2PECVD辅助RTP技术,,并利用拉曼光谱、反射,此相对红移可.

关键词:,,,红移

PACC:2852F,,4225K,4280Y

光谱和日本Shimadzu公司的UV23150型IR2VIS2UV

11引言

分光光度计对其结构和光学性质作了深入研究.

微晶硅薄膜由于具有较高的电导率、高的吸收系数和无明显光致衰退现象,又具有非晶硅薄膜易实现大面积制备、集成化的优点,因而成为制备廉价硅薄膜太阳电池的基础材料.一般认为晶硅薄膜的晶粒越大,其光电转换效率也越高.但Neuchaul和Julich等小组认为结构介于微晶硅和非晶硅过渡区

[1]

21实　验

实验中所有的微晶硅薄膜样品均采用RF2PECVD系统辅助RTP制备.其中射频电源的激发频

的薄膜具有较好的光电特性.尽管微晶硅薄膜的晶

粒尺寸只有nm或μm量级,但由于制备微晶硅薄膜),易实现对微晶硅薄膜多采用低温工艺(T<600℃

率为13156MHz,衬底为玻璃,清洗采用丙酮和酒精,

并且作超声波处理;反应气体和稀释气体分别为硅

(SiH4+H2))约为97%;背烷(SiH4),氢稀释比(H2Π

景真空为516×10Pa,沉积气压为13313Pa.实验中

采用了高沉积气压,利用等离子体间的多次碰撞不仅可以降低轰击衬底表面的离子能量,减小对微晶硅薄膜的损伤,而且可以增大薄膜的沉积速率.利用硅烷生长微晶硅薄膜的原理如下:

SiH4+e→SiHm←→Si+mH,

r

2r1

-4

中引入的氧施主原子的钝化和晶界的钝化,因而低温工艺制备的微晶硅薄膜太阳电池可以获得接近10%的高效率

[3]

[2]

.目前国内外制备微晶硅薄膜的技

[4]

术主要包括热丝化学气相沉积(HW2CVD)、电子

[5]

回旋共振化学气相沉积(ECR2CVD)、甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF2PECVD)和脉冲调制射

[7]

频等离子增强化学气相沉积(PM2RFPECVD)等技术.这些技术各有千秋,能否满足微晶硅薄膜太阳电池的工艺要求仍无定论.虽然RF2PECVD技术的沉积速率偏低(<011nmΠs)且薄膜不易晶化(晶化率<50%),但技术比较成熟且与其他技术兼容性好,

[6]

(1)(2)

H2←→2H,

其中(1)式中的m可取1,2,3等,m的值取决于电

[8]

子的能量.由于产生SiH3,SiH2,SiH所需的临界能量分别为8175eV,9147eV和10133eV

[9]

,产生SiH3

所需的能量最小.其次对SiH3,SiH2,SiH而言,SiH3与SiH4通过插入反应形成高阶硅烷的反应速率最小团

[10][11]

因而可能成为制备微晶硅薄膜最有发展潜力的技术之一.本文利用RF2PECVD辅助RTP技术,沿用低温工艺沉积路线,制备了高质量的微晶硅薄膜,并利用美国Reinishaw公司的Reinishaw2000型拉曼(Raman)

E-mail:xygao@zzu.edu.cn

,因此在PECVD工艺中,SiH3是主要的前导基.r1,r2分别代表正反应和逆反应.SiH4与等离

子体作用,先形成活性基团SiHm,然后SiHm分解为硅,此反应为正反应;同时H基可轰击正反应形成