Thermal Stability of Microwave PECVD Hydrogenated Amorphous Silicon as Surface Passivation for N typ
PECVD简介及色差

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PECVD设备简介
PECVD-间接法:
间接法—基片不接触激发电极(如2.45GHz微波激发等离子)
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PECVD设备简介
PECVD-间接法: Roth&Rau
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折射率 n1取2.0-2.2,膜厚取80nm~90nm。
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PECVD膜厚、折射率设计
双层膜介绍:
除了单层膜工艺,一般在利用Centrotherm管式PECVD制备SiN膜时,会使用双层膜工 艺,在双层膜方案中,将底层膜的折射率控制在2.3、膜厚10nm左右,第二层膜的折射率 控制在2.06,膜厚75nm左右。
折射率
7000/730 7000/730 7000/730
2.0596 2.0645 2.0669
(其中气体流量的单位为sccm,1bar=1×105Pa,文中其它数据相同) 由上表数据可以看出,射频功率的大小可以决定薄膜的厚度,对折射率的 影响较小。当射频功率增加时,可以增加淀积速率,但是过高的淀积速率可 能造成薄膜生长不均匀,结构疏松,针孔密度增大。
PECVD原理 PECVD作用 PECVD膜厚、折射率设计 PECVD设备简介
PECVD膜厚、折射率影响因素
PECVD与色差
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PECVD原理
PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition 等离子 增强 化学 气相 沉积 等离子体:气体在一定条件下受到高能激发,发生电离,部分外层电子脱 离原子核,形成电子、正离子和中性粒子混合物组成的一种形态,这种形态 就称为等离子态即第四态。 PECVD等离子反应方程式:
超疏水性薄膜在QCM传感器中的应用

2.2 QCM传感器对水分子的吸附 采用图2系统,测量各不同QCM传感器的水分
万方数据
表1各样品的膜厚、租糙度及接触角
Tab.1 Thickness。roughness and water contact angle of the samples
1.2 QCM传感器的特性评价 图2为QCM传感器对不同气体吸附感应评价系
统的示意图。测试气室通过2个阀门与高纯氮气、外 界环境相通,通过注射器可以往气室内注入一定体积 的被检测物质。气室是一个500 mI,的聚四氟乙烯恒 温容器,气室内安装被检测QCM传感器和湿度计,外 接频率计用于测量由驱动电路所输出的频率差信号的 频率,并把测试数据通过串口传送给计算机,计算机实 时显示并保存测试结果。
表2列出了改变甲醛浓度时,QCM传感器的频率 响应。甲醛浓度为2.5×lO~mol/l。时,频移为238 Hz,随甲醛浓度的增加,频率移动呈类似线性增大;而 注入纯水时,频移仅27 Hz。这说明在高湿度测量环 境下,超疏水性TMMOS膜/QCM传感器对甲醛有较 好的选择性和线性应答。
表2 QCM对不同浓度的甲醛的响应 Tab.2 Results frequency shift of formaldehyde
灵敏度。该传感器能够应用于高湿度环境下有害有机物的检测。
[关键词]超疏水性膜;QCM;微波等离子CVD;化学传感器
[中图分类号]TGl74.442;0652.2
[文献标识码]A
[文章编号]1001—3660(2010)05—0111一04
The Application of Hydrophobic Thin Film to QCM Sensor
PECVD功率对减反射膜及电池电性能的影响

中电电气(南京)光伏有限公司科技论文科技论文题目PECVD功率对减反射膜及电池电性能的影响部门技术中心作者姓名袁静完成日期2008年9月中电电气(南京)光伏有限公司科技论文论文诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的科技论文(题目:)是本人独立完成的。
尽本人所知,除了论文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名:年月日中电电气(南京)光伏有限公司科技论文摘要摘要:本文对板式及管式PECVD中的微波和射频功率进行了调节,通过分析其对氮化硅薄膜厚度与折射率的影响,指出其对目前生产线工艺的影响,以及对最终电池片电性能的帮助作用。
关键词:PECVD、功率、转换效率、膜厚、折射率中电电气(南京)光伏有限公司科技论文ABSTRACTThis paper plate and pipe PECVD in the microwave and radio frequency power to the regulation, through its analysis of the silicon nitride film thickness and refractive index of the impact that its current production line of impact and the ultimate performance of battery-electric help Role.Key words:PECVD、Power、Conversion efficiency、Thickness、Refractive index中电电气(南京)光伏有限公司科技论文目录摘要 (3)ABSTRACT (4)目录 (5)第一章引言 (6)第二章实验原理 (7)2.1 PECVD 镀膜机的原理简介 (7)2.2 PECVD镀膜功率 (8)第三章实验设计 (9)3.1 实验装置 (9)3.2 实验样品 (9)3.3 实验方法 (9)第四章实验结果与分析 (11)4.1板式功率对膜厚及折射率和光程的影响 (11)4.2 管式PECVD功率调节对镀膜的影响 (12)4.3功率调节对于电性能的影响 (12)第五章结论 (13)参考文献 (14)致谢 (14)中电电气(南京)光伏有限公司科技论文第一章引言太阳能电池是一种近年发展起来的新型的电池。
PECVD-工艺文件

一, PECVD 名词化学全名:Microwave Remote Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition 中文解释:微波间接等离子增强化学气相沉积 二,PECVD 原理1) 等离子体:由于物质分子热运动加剧,相互间的碰撞就会使气体分子产生电离,这样物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合物。
通常被称为物质的第四态。
等离子体的性质:具有活泼的化学反应性,拥有大量的中性基团,类似于金属的导电性质。
2) 等离子体的形成:微波功率从微波源输出后,传输到等离子体反应腔,在高压击穿的情况下激发携带气体或低压反应气体。
气体分子一旦被加热,X 和Y 间的振动就会变得剧烈。
当振动能超过结合能时,就会使用分子离解。
如:Si-H 键,N-H 键若碰撞电子的能量足够高,分子中绕核运动的低能电子,就会在碰撞中获得充足的能量,使其脱离核的束缚而成为自由电子,即分子发生了电离。
3) SiN 膜的沉积:利用硅烷(SiH 4)与氨气(NH 3)或氮气(N 2)在等离子体中反应。
SiH 4+NH 3 SiNH+3H 3 2SiH 4+N 2 2SiNH+3H 3此氮化硅并不是严格化学配比的氮化硅,而是含有大量的氢(20%--25%原子个数百分比),氢原子的含量与氮化硅的沉积温度成反比。
4) 影响SiN 膜的参数:反应温度,反应功率,气体流量. 三,PECVD 的作用 1,减反膜在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜。
其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能,同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力;它的化学稳定性也很好,除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外,其它酸与它基本不起作用。
2,钝化1) 钝化太阳电池的受光面,钝化膜(介质)的主要作用是保护半导体器件表面不受污染物质的影响,半导体表面钝化可降低半导体表面态密度。
2)钝化太阳电池的体内,在SiN减反射膜中存在大量的H,在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键。
负压状态窄缝通道乙二醇水溶液传热特性

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期负压状态窄缝通道乙二醇水溶液传热特性赵晨1,苗天泽2,张朝阳3,洪芳军1,汪大海1(1 上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240;2 清华大学先进高功率微波重点实验室,北京100084;3上海交通大学巴黎卓越工程师学院,上海 200240)摘要:高效、紧凑的换热方式需求日益增大,具有高度方向速度梯度大的窄缝通道成为最有前景的方式之一。
本文以质量分数为55%的乙二醇水溶液为工质,针对钛窄缝通道在负压工况进行流动沸腾换热实验。
实验在质量流率750~2000kg/(m 2·s)、饱和温度为80~90℃、入口温度60~70℃的条件下进行。
结果表明,钛需要更高的热流密度激活大量成核点,从而其过冷沸腾起始点(ONB )前后平均换热系数h 基本不变;质量流量对于ONB 和沸腾充分发展阶段的平均换热系数影响很大;在高过冷度时,沸腾充分发展阶段,钛窄缝通道换热性能对于入口温度不敏感;提高进口温度降低过冷度可以极大提高平均换热系数,70℃条件下平均换热系数在沸腾充分发展阶段可以提高65%;背压对于换热性能的影响主要在沸腾充分发展阶段,背压越低平均换热系数越大。
关键词:微通道;乙二醇水溶液;负压;气液两相流;流动沸腾;传热中图分类号:TK124 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)S1-0148-10Heat transfer characteristics of ethylene glycol aqueous solution in slitchannel under negative pressureZHAO Chen 1,MIAO Tianze 2,ZHANG Chaoyang 3,HONG Fangjun 1,WANG Dahai 1(1 School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2 Advanced High PowerMicrowave Key Laboratory, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 3 Ecole d'ingenieurs Paris, Shanghai Jiao TongUniversity, Shanghai 200240, China)Abstract: The increasing demand for efficient and compact methods of heat transfer has generated interest in the utilization of a narrow channel with a significant velocity gradient along its height, thus presenting substantial potential. This research study focused on investigating the heat transfer phenomena in a flow boiling system that employs a narrow slot channel made of titanium under negative pressure conditions. The experimental analysis employed a designated working fluid, namely an ethylene glycol aqueous solution with a mass concentration of 55%. The experimentation was conducted under specific operational parameters, encompassing a mass flow rate spanning from 750kg/(m²·s) to 2000kg/(m²·s), a saturation temperature within the range of 80℃ to 90℃, and an inlet temperature ranging from 60℃ to 70℃. The findings of the study revealed that the activation of a substantial quantity of nucleation sites in titanium necessitated an elevated heat flux. Consequently, this phenomenon maintained the average heat transfer coefficient (h ) in a state of relative constancy both prior to and subsequent to the onset of nucleate boiling (ONB). The heat flux required to start of ONB and the mean heat transfer coefficient during the研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1153收稿日期:2023-07-09;修改稿日期:2023-08-28。
PECVD纳米晶粒硅薄膜的可见电致发光

PECV D 纳米晶粒硅薄膜的可见电致发光3佟 嵩 刘湘娜 王路春 阎 峰 鲍希茂(南京大学物理系,固体微结构物理国家重点实验室,南京 210093)(1996年7月31日收到;1996年10月3日收到修改稿)3国家自然科学基金资助的课题. 在用等离子体增强化学汽相淀积的嵌有纳米晶粒硅薄膜中观测到电致发光.发光谱处在500—800nm 之间,它有两个分别位于630—680nm 和730nm 附近的峰,两个峰的强度与薄膜的电导率有密切关系.根据这种材料的结构特性对载流子的传导通道进行了讨论,并且对发光机制进行了初步解释.PACC :7860F ;7360F ;8115H 1 引言近来,含有纳米硅颗粒的材料受到了广泛关注,由于它们的发光性质,有可能用于制备与硅超大规模集成电路相容的光电器件.在这些材料中,多孔硅(PS )尤为引人注目,因为它有强的室温可见光致发光(PL )[1],同时也有电致发光(EL )[2—4].但是PS 的EL 量子效率很低[2]、稳定性差[3],并且通常需要施加高的偏压[4].这主要由于PS 的复杂结构:它的海绵状结构使之难以与电极形成良好接触.另外,关于a 2Si ∶H 器件的EL 也有报道[5],但其光子能量处在红外区域.我们过去已制备出嵌于a 2Si ∶H 薄膜中的纳米硅颗粒,这种薄膜不经任何后处理过程即可在室温下观察到可见区域的PL [6,7].在此基础上,我们继续改进样品淀积工艺,探索这种材料的EL 性质,已在室温下观察到可见区域的EL ,且其稳定性要比PS 的高很多.2 实验本文所用薄膜样品是在等离子体增强化学汽相淀积(PECVD )系统中,以高氢稀释的SiH 4为反应气体制备的.淀积过程中,衬底温度为300℃,rf 功率为40W ,且在衬底上施加了200V 的直流负偏压.供电导率测量的样品,淀积在石英衬底上,样品表面蒸发上共面铝电极;供EL 测量的样品,淀积在电阻率为011Ω・cm 的n 型单晶硅衬底上,样品表面蒸发上直径为3mm 的金薄膜电极.我们通过改变气体流量比SiH 4/SiH 4+H 2,得到系列样品,其厚度在300—400nm 之间.系列样品的室温暗电导率为519×10-6—113×10-3第46卷第6期1997年6月100023290/97/46(6)/1217206物 理 学 报ACTA PHYSICA SIN ICA Vol.46,No.6,J une ,1997ν1997Chin.Phys.S oc.(Ω・cm )-1.样品的高分辨率透射电子显微镜(HR TEM )照片显示出在a 2Si ∶H 本体中嵌有纳米硅晶粒.从Raman 散射得出样品晶态比(晶粒成分的体积比)为10%—40%,且随着晶态比增加,样品电导率也增大.3 结果与讨论EL 样品的伏2安特性曲线显示出很好的整流特性,其正向电流的开启电压V I 在115—310V 之间,电导率越高的样品,V I 越低;当反向偏压为30V 时,漏电流约为115mA.图1(a )是样品941026在28V 正向偏压下的EL 谱,示出发光范围为500—850nm ,有两个EL 峰,它们分别位于630和730nm.经过计算机分解,它们的半高宽分别为0136和0118eV.图1(b )为样品950412分别在8V 和10V 的EL 谱.当电压为8V 时,发光谱只有一个位于730nm 的模糊的峰;当电压为10V 时,发光谱有两个分别位于640和730nm 的峰.我们发现位于640nm 附近的短波峰随电压升高要比长波峰升高得快,当电压为8V 时,与长波峰相比,短波峰几乎看不见,而当偏压为10V 时,短波峰迅速上升,并且成为整个发光谱的主要部分,此时,其强度约为8V 时的160倍.系列样品EL 的短波峰在630—680nm 之间变动,但与样品的电导率之间尚未发现有直接联系.图1 (a )为样品941026在28V 偏压下的EL 谱,(b )为样品950412在8V 和10V 偏压下的EL 谱令人感兴趣的是,EL 性质与样品电导率有密切关系.对应每一个样品,都有一个开始发光的开启电压V L .电导率越高的样品,V L 值越低,这在图2(a )可以看出.随着样品电导率从10-6(Ω・cm )-1左右升到约10-3(Ω・cm )-1,V L 值从17V 降到6V.另外还发现,随着样品电导率的升高EL 强度迅速提高,这在图2(b )中可以看出,其中样品的电导率分别为:样品1为113×10-3(Ω・cm )-1,样品2为312×10-5(Ω・cm )-1,样品3为519×10-6(Ω・cm )-1.样品的EL 只能在正向偏压下观察到.在适当的正向偏压下,发光可以持续几个小时,而且峰位值保持不变,峰强度不衰减(只有±7%的波动),随着电流的通断,发光可以重复获得.8121物 理 学 报46卷在讨论发光机制以前,我们有必要先弄清楚载流子在这种两相结构(晶态与非晶态)材料中是如何传导的.显然,非晶硅的低电导率[约10-10(Ω・cm )-1]使载流子难以在其中传导,而在我们过去对纳米硅(nc 2Si ∶H )薄膜的研究中,发现它们具有很高的电导率[10-2(Ω・cm )-1],这是源于它们所具有的高晶态比(45%—50%)结构.在这种晶态比下,相邻晶粒之间的非晶成分只有2—3个原子层厚,所以载流子很容易隧穿通过这种非晶层,实现晶粒间传导[9—11].现在,我们的EL 样品电导率仅约10-6—10-3(Ω・cm )-1,其晶态比也只是10%—40%,假定晶粒在样品中是随机分布的,其平均尺寸约为310nm ,那么相邻晶粒之间的非晶层厚度有5—7个原子层厚.显然这样的距离对于载流子隧穿来说是非常困难的.图2 EL 性质与电导率的关系 (a )发光开启电压V L 与样品电导率的关系,(b )不同电导率样品的EL强度与正向偏压之间的关系图3 样品941026的剖面TEM 照片(a )和剖面HRTEM 照片(b ) (a )中箭头所指为晶粒的生长方向 所幸的是,EL 样品中的晶粒并不是完全随机分布的.图3(a )是样品941026的剖面91216期佟 嵩等:PECVD 纳米晶粒硅薄膜的可见电致发光透射电子显微镜(TEM)照片,(b)是其HR TEM照片.图3(a)中显示出样品中有垂直于衬底的相互平行的柱状晶态结构,其直径在8—12nm之间.从图3(b)中可知这些柱状结构是由一些尺寸为3—5nm的相互紧靠的晶粒组成,柱状结构之间则主要由a2Si∶H组成,其中无规分布着少量尺寸为2—3nm的晶粒.王路春等[12]在nc2Si∶H样品中也曾观察到类似结构.根据以上TEM和HR TEM照片所反映的样品结构,我们认为在这种两相材料中对电流传导起主要贡献的是其中的“晶柱”部分.在“晶柱”中的相邻晶粒之间,载流子在外加电场作用下,通过隧穿实现传导.有理由认为,随着晶态成分增加,有利于传导的横截面积增加,因而电导率增加.这可以解释EL强度随样品电导率增加而增强,因为注入的电子和空穴增加了.我们过去的工作[6]中,曾在嵌有纳米晶粒的a2Si∶H薄膜样品上观察到可见PL,并把这归因于量子尺寸效应(QSE),即光激发发生在晶粒中量子化能级之间,而辐射复合发生在晶粒表面的缺陷态能级之间.此QSE解释的主要实验依据是:随着晶粒平均尺寸从314nm降到216nm,PL峰从750nm蓝移至680nm.因而推测这种结构在有电注入载流 图4 正向偏压下样品的能带结构示意图 其势垒和势阱的能隙宽度分别约为211和1112eV 子的情况下,也能因QSE而发出可见光.图4是我们提出的样品的能带结构示意图,其中势阱对应于晶粒,势垒对应于围绕晶粒的非晶层.晶粒周围的非晶层特别富含氢,因而其光学禁带宽度E opt g也特别大,可以增至211eV以上(见文献[13]).在正向偏压下,电子和空穴分别从金电极和单晶硅衬底中注入到晶粒的量子化能级.我们认为EL的辐射复合也像PL那样,是通过晶粒表面的缺陷态发生的[7,14,15].我们注意到样品除了有一个电流的开启电压V I之外,还有一个发光开启电压V L.这一实验事实支持以上的解释,即只有当载流子在电场下获得了足够的能量后,才可能到达量子化能级,进而在可见光范围发生辐射复合而发光.也有作者认为发光是来自于晶粒表面与氧有关的某种结构[16—18],但在我们样品制备过程中,由于给衬底加上了负偏压,反应系统中的氧含量得到有效排除[7,8].红外分析表明在EL样品里,氧原子含量只有013%—110%,而且Si—O振动模(1020—1089cm-1)与Si—H振动模(640cm-1)强度之比,要比文献[16,17]中所报道的低约两个数量级.另外,随着样品电导率的提高,氧含量也未发现与之有相应的变化.从以上考虑,可以排除与氧有关缺陷和(或)合金发光的可能性.还有一部分作者认为发光来自晶粒中量子化能级间的直接复合跃迁[19,20],我们对比了光吸收谱,排除了这种可能,这将另文发表.至于电致发光的两个峰,我们初步认为都是由于载流子电注入到量子化能级,只是它们弛豫到界面的不同能态,进而复合产生的.因为我们曾在相同条件下制备的样品中观察到峰值位于730nm的光致发光.所以认为峰值处于730nm发光过程既对应于EL也对0221物 理 学 报46卷应于PL.对另外一个峰值处于630nm 附近的发光过程的探讨正在进行中.4 结论PECVD 方法淀积的纳米晶粒不经任何后处理,即具有可见电致发光,发光性质与材料的结构有密切关系.样品中晶粒垂直于衬底排列形成的柱状结构对电流有决定性贡献.载流子在晶粒边界的隧穿效应和晶粒中的自由传导形成电流.发光被归结于电子和空穴注入到纳米硅颗粒的量子化能级,而后弛豫到界面的缺陷态,进而发生辐射复合.它的发光性质将为其在光电器件材料方面的应用提供了广阔的前景.感谢冯清海在样品制备方面和周瞬华在TEM 及HRTEM 方面的帮助.[1] L.T.Canham ,A ppl.Phys.Lett.,57(1990),1046.[2] N.K oshida and H.K oyama ,A ppl.Phys.Lett.,60(1992),347.[3] N.K oshida ,H.K oyama ,Y.Y amarnoto ,A ppl.Phys.Lett.,63(1993),2655.[4] A.Richter ,P.Steiner ,F.K ozlowski et al.,I EEE Elect ron Device Lett.,12(1991),691.[5] K eda Wang ,Daxing Han and Marvin Silver ,J.of Non 2Cryst.Soli ds ,1642166(1993),593.[6] Xiang 2na Liu ,Xiao 2wei Wu ,Xi 2mao Bao et al.,A ppl.Phys.Lett.,64(1994),220.[7] Xiang 2na Liu ,Song Tong ,Lu 2chun Wang et al.,J.A ppl.Phys.,78(1995),6193.[8] Yuliang He ,Chenzhong Y in ,Guangxu Cheng et al.,J.A ppl.Phys.,75(1994),797.[9] H.N.Liu ,Y.L.He ,F.Wang et al.,J.of Non 2Cryst.Soli ds ,1642166(1993),1005.[10] Liu Xiang 2na ,He Yu 2liang ,F.Wang et al.,Chi n.Phys.Lett.,10(1993),752.[11] G.Y.Hu ,R.F.O ’Connell ,Y.L.He et al.,J.A ppl.Phys.,78(1995),3945.[12] L.C.Wang ,D.Feng ,T.Epicier et al.,A ppl.Phys.Lett.,66(1995),968.[13] G.D.Cody ,Semiconductors and Semimetals ,ed.J.I.Pankove (Academic Press ,INC ,1984),Vol.21,Part B ,p.65.[14] C.C.Tsai ,G.B.Anderson ,R.Thompson et al.,J.of Non 2Cryst.Soli ds ,114(1989),151.[15] M.R ückschloss ,ndkammer and S.Vepr ˇek ,A ppl.Phys.Lett.,63(1993),1474.[16] Y.Xiao ,M.J.Heben ,J.M.McCullough et al.,A ppl.Phys.Lett.,62(1993),1152.[17] L.Tsybeskov and P.M.Fauchet ,A ppl.Phys.Lett.,64(1994),1983.[18] A.J.K ontkiewicz ,A.M.K ontkiewicz ,J.Siejka et al.,A ppl.Phys.Lett.,65(1994),1436.[19] H.Tagaki ,H.Ogawa ,Y.Y amazaki et al.,A ppl.Phys.Lett.,56(1990),2379.[20] X.Zhao ,O.Schoenfeld ,J.L.Kusano et al.,Jpn.J.A ppl.Phys.,33(1994),L899.12216期佟 嵩等:PECVD 纳米晶粒硅薄膜的可见电致发光2221物 理 学 报46卷VISIB L E E L ECTROL UMINESCENCE FROM SIL ICON NANOCR YSTALL ITES PREPARED BY PLASMAENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITIONT ON G S ON G L IU X IAN G2NA W AN G L U2CHUN Y AN F EN G B AO X I2MAO(Depart ment of Physics,State Key L aboratory of Soli d State Microst ruct ures,N anji ng U niversity,N anji ng 210093) (Received31J uly1996;revised manuscript received3October1996)A BSTRACTWe have observed visible electroluminescence(EL)from silicon nanocrystallites which are embedded in a2Si∶H films prepared in a plasma enhanced chemical vapor deposition system.The EL spectra are in the range of500nm to850nm with two peaks located at about630—680nm and730 nm respectively.We found that the intensity of EL peaks is related closely to the conductivity of the deposited films.The carrier conduction path is discussed in terms of the material structural characteristics,and a tentative explanation of the light emission mechanism is proposed.PACC:7860F;7360F;8115H。
PECVD制备非晶硅薄膜的研究

M icronanoelect ronic Technology Vol.46No.11 N ovember 2009PECV D 制备非晶硅薄膜的研究顾卫东,胥 超,李艳丽(中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄 050051)摘要:实验采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD )法在Si 衬底上制备了非晶硅薄膜。
研究了射频功率、P H 3掺杂浓度等因素对薄膜电阻率以及应力的影响。
实验结果表明,对于非掺杂非晶硅薄膜,当射频功率从15W 增加到45W 时,薄膜应力从张应力变化到压应力,在射频功率为35W 时,应力几乎为零,应力绝对值先降低后增加,淀积速率随着射频功率的增加而增加;对于掺杂非晶硅薄膜,电阻率随着P H 3掺杂浓度的增加而降低,当P H 3流量从0cm 3/min 增加到12cm 3/min 时,薄膜掺杂效果明显,电阻率降低3个数量级,继续增加P H 3流量,电阻率变化较小,而应力随着P H 3掺杂浓度的增加而降低,当P H 3流量超过12cm 3/min 时,应力有增加的趋势。
关键词:等离子体增强化学气相沉积;非晶硅;应力;射频功率;掺杂;电阻率中图分类号:TN 3041055 文献标识码:A 文章编号:1671-4776(2009)11-0664-03Study of Amorphous Silicon Thin Films by PECV DGu Weidong ,Xu Chao ,Li Yanli(T he 13th Research I nstitute ,C E T C,S hi j iaz huang 050051,China )Abstract :Amorp hous silicon t hin films were deposited on silicon substrates using t he PECVD met hod.The effect s of t he RF power and P H 3doped concent ration on t he resistivity and st ress of t he film were st udied.The result s show t hat t he st ress of t he undoped amorp hous silicon film t urns tensile to comp ress when t he RF power increases f rom 15W to 45W ,t he st ress is nearly0M Pa when t he power is 35W ,t he absolute value decreases firstly and increases later and depo 2sitio n rate increases wit h t he increase of RF power.The st ress and resistivity of t he doped amor 2p hous silicon film decrease wit h t he increase of t he P H 3doped concent ration.When t he flow rate of P H 3increases f rom 0to 12cm 3/min ,t he doped effect of film is obvious and t he resistivity decreases t hree orders.The resistivity changes little wit h t he flow rate of P H 3increasing conti 2nuously.The stress has tend to increase when t he flow rate of P H 3exceeds 12cm 3/min.K ey w ords :PECVD ;amorp hous silicon ;st ress ;RF power ;dope ;resistivity DOI :10.3969/j.issn.1671-4776.2009.11.005 EEACC :0520F0 引 言非晶硅薄膜具有高光敏性、较高的电阻温度系数、可以大面积低温成膜、与常规IC 工艺兼容等优点,已经被广泛地应用于半导体领域,如薄膜晶体管、太阳能电池以及非制冷红外探测器等方面[1-3]。
PECVD

PECVD定义PECVD:是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,而等离子化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜。
等离子体:气体在一定条件下受到高能激发,发生电离,部分外层电子脱离原子核,形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形态,这种形态就称为等离子态。
PECVD 技术原理是利用低温等离子体作能量源,样品置于低气压下辉光放电的阴极上,利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度,然后通入适量的反应气体,气体经一系列化学反应和等离子体反应,在样品表面形成固态薄膜。
一般说来,采用PECVD 技术制备薄膜材料时,薄膜的生长主要包含以下三个基本过程:●(一)在非平衡等离子体中,电子与反应气体发生初级反应,使得反应气体发生分解,形成离子和活性基团的混合物;●(二)各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运,同时发生各反应物之间的次级反应;●(三)到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并与表面发生反应,同时伴随有气相分子物的再放出。
(一)在辉光放电条件下,由于硅烷等离子体中的电子具有几个ev 以上的能量,因此H2和SiH4受电子的碰撞会发生分解,此类反应属于初级反应。
若不考虑分解时的中间激发态,可以得到如下一些生成SiHm(m=0,1,2,3)与原子H 的离解反应:•e+SiH4→SiH2+H2+e (2.1) e+SiH4→SiH3+H+e (2.2)•e+SiH4→Si+2H2+e (2.3) e+SiH4→SiH+H2+H+e (2.4)•e+H2→2H+e (2.5)▪按照基态分子的标准生产热计算,上述各离解过程(2.1)~(2.5)所需的能量依次为2.1、4.1、4.4、5.9eV 和4.5eV。
等离子体内的高能量电子还能够发生如下的电离反应:•e+SiH4→SiH2++H2+2e (2.6) e+SiH4→SiH3++ H+2e (2.7)•e+SiH4→Si++2H2+2e (2.8) e+SiH4→SiH++H2+H+2e (2.9) ▪以上各电离反应(2.6)~(2.9)需要的能量分别为11.9,12.3,13.6和15.3eV,由于反应能量的差异,因此(2.1)~(2.9)各反应发生的几率是极不均匀的。
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Intrinsic hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) has been found to provide excellent surface passivation on crystalline silicon (c-Si) [1] and has been a key feature of high efficiency heterojunction solar cells [2, 3]. In addition, the focus has been on n-type heterojunction solar cells, as the a-Si:H/c-Si(n) structure is preferable to the converse [4] and has historically yielded higher cell efficiencies [1, 2, 5]. These have been achieved by depositing a-Si:H on n-type silicon using various types of plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD) systems. However, amorphous silicon is well known to have problems with thermal stability [3, 6-11]. Previous investigations have shown that the a-Si:H in heterojunction cells do not degrade under light-soaking or at typical cell operating temperatures [3, 7]. However, temperatures can be much higher during post-deposition fabrication steps, and it is important that these temperature limitationsd and minimise any degradation of the a-Si:H surface passivation. There have been many studies into the thermal stability of amorphous silicon [1, 6, 8-12]. However, in the case of surface passivation with a-Si:H, the focus is on the recombination at the a-Si:H/c-Si interface; the bulk of the a-Si:H is relatively insignificant as the generation of minority carriers in the latter and any injection of carriers from the c-Si can be neglected [1]. As many of the previous studies have focused on amorphous silicon as the bulk material, they are not directly applicable to the case of a-Si:H surface passivation. Also, it was found that the abruptness of the a-Si:H/cSi interface affected the thermal stability characteristics of the surface passivation [12]. An abrupt interface is one where instant a-Si:H deposition on c-Si occurred without initial epitaxial growth. According to De Wolf et al. [12], a-Si:H surface passivation that had an abrupt interface initially had very poor surface passivation after deposition, but improved to very good surface passivation with higher temperatures of annealing (~280°C). Conversely, those that had initial epitaxial growth started with very good surface passivation after