铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜
多晶硅薄膜阳极微腔有机发光器件及其简化制备流程的研究
速度快 、 功耗低 等优 点 ， 有 可 能成 为 下 一代 显 示 技 术 极 的主流［ ． 于常 规 Ｏ Ｅ 来说 ， １对 ］ Ｌ Ｄ 由于有 机 材料 本身 所 固有 的宽 谱带发 射 ， 导致 其发光 色度 差 、 发光 强度 低 ， 要 实现高亮 度显示 势必要增 加功 耗 ， 就减 少 了器 件 的使 这 用寿命 ． 因此 ， 善有机 电致发光 器 件 的性 能 ， 为人 们 改 成 关 注并研究 的热 点 ． 微腔 可 以重新 分 配腔 内光 子 的态 密 度， 使得满 足微腔 谐振条 件 的模 式得 到增 强 而其他 模 式 受 到抑制 ． 如果将 微 腔 结构 引 入普 通 ＯＬ Ｄ， Ｅ 由于 微 腔 效应 的存在 ， 其光谱 窄化 、 使 发光 强度 提 高 ， 无疑 极 大 这 地 改善 了器 件 的 色 纯度 ， 在 ＯＬ Ｄ 显 示 领 域具 有 重 这 Ｅ 要 的应用 价值口 ． 叫］ 普通 Ｏ Ｅ 一般是 由沉 积 在玻 璃衬 底 上 的透 明 阳 Ｌ Ｄ 极 、 机层 以及 金 属 阴极 组 成 的夹 心 结 构 ． 有 阴极 常采 用 铝、 镁银 合金等 金 属 ， 阳极 一般 使 用 高 功 函数 的 Ｉ ｏ 而 Ｔ 薄膜［ ，Ｔ 的功 函数 为 ４ ８ Ｖ 左 右 ， 光 电性 能 比较 ５ Ｉｏ ］ ．ｅ 且 好 ， 可见光透 过率 一般 可 达 到 ８ ％ 以上 ， 块 电 阻 一 其 ５ 方 般 为几 十欧姆 ， 符合 ＯＬ Ｄ 阳极 的要 求 ． 微腔 是 由 间 Ｅ 而 距在 光 波 长 量 级 的 两 个 平 行 平 面 反 射 镜 构 成 的 （ 即 Ｆ ｂ ｙＰ ｒ ｔ Ｆ Ｐ 谐 振 腔［ ， 来 选 择所 需 要 的 光 波 ａ ｒ． ｅｏ ， ． ） ６ 用 Ｊ 长． 相对 于普通 ＯＬ Ｄ 而言 ， Ｅ 微腔 式 ｏＬ Ｄ（ ｃｏｃ ｖ Ｅ ｍｉｒ ａ ． ｉ ． Ｅ ＭＯＬ Ｄ） 是 在 沉 积 Ｉ ｏ 之 前 ， 在 已沉 ｔ ＯＬ Ｄ， ｙ Ｅ 就 Ｔ 先 积有低 温氧化 物 Ｌ ｏ（ Ｔ 我们 在实 验 中采 用 ｓｏ 的玻 璃 ｉ ）
CVD法制备多晶硅薄膜
CVD法制备多晶硅薄膜CVD法制备多晶硅薄膜2011年11月19日CVD法制备多晶硅薄膜摘要：化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术。
用CVD来制备多晶硅薄膜比较常见。
关键词：化学气相沉积、多晶硅、等离子体化学气相沉积是制备各种薄膜材料的一种重要和普遍使用的技术，利用这一技术可以在各种基片上制备元素及化合物薄膜。
那什么是化学气相沉积呢？当形成的薄膜除了从原材料获得组成元素外，还在基片表面与其他组分发生化学反应，获得与原成分不同的薄膜材料，这种存在化学反应的气相沉积成为化学气相沉积（CVD）。
采用CVD法制备薄膜是近年来半导体、大规模集成电路中应用比较成功的一种工艺方法，可以用于生长硅、砷化镓材料、金属薄膜。
表面绝缘层和硬化层。
一. CVD反应原理应用CVD方法原则上可以制备各种材料的薄膜，如单质、氧化膜、硅化物、氮化物等薄膜。
根据要形成的薄膜，采用相应的化学反应及适当的外界条件，如温度、气体浓度、压力参数，即可制备各种薄膜。
以下是CVD中利用各种类型反应制作薄膜材料：1.热分解反应许多元素的氢化物、羟基化合物和有机金属化合物可以以气态存在，并且在适当的条件下会在衬底表面发生热分解反应和薄膜的沉淀。
如早期制备Si膜的方法是在一定温度下使硅烷分解，这一反应为：SiH4(g)→Si（s）+2H2（g）（650℃）另外，在传统的镍提纯技术中使用的羟基镍热分解生成金属Ni的反应也可以被用来在低温下制备NI的薄膜：Ni(CO)4(g)→Ni(s)+4CO(g) （180℃）2.还原反应利用H2还原SiCl4外延制备单晶硅薄膜的反应：SiCl4（g）+2H2（g）→Si（s）+4HCl（g）（1200℃）以及从六氟化物制备难熔金属W、Mo薄膜的反应：WF6(g)+3H2(g)→W（s）+6HF（g）（300℃）氯化物是更常用的卤化物，这是因为氯化物具有较大的挥发性且挥发性容易通过部分分馏而钝化。
铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜
铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜多晶硅(poly-Si)薄膜具有较高的载流子迁移率和光吸收率及稳定的光电性能，因而被广泛地应用于太阳能电池、薄膜晶体管(TFT)、液晶显示器(LCD)和图象传感器等领域[1-3]。
目前制备多晶硅薄膜的方法主要有：化学汽相沉积法(CVD)、固相晶化法(SPC)、激光晶化法(LC)和金属(铝, 镍等)诱导晶化法等[4-6]。
化学汽相沉积法需要在较高的温度下才能获得多晶硅薄膜；固相晶化法虽然工艺设备简单，但需要的时间长，热处理温度高，对基板材料的选择限制较大；激光诱导晶化法速度快但设备复杂，制造成本较高。
铝诱导晶化(aluminum-induced crystalli－zation，AIC)法是一种低温制备多晶硅薄膜的方法，它是在非晶硅(a-Si)薄膜的上面镀上一层Al膜，或者在镀有Al膜的基片上沉积一层非晶硅薄膜，然后将样品退火处理来形成多晶硅薄膜的技术。
在用AIC 法制备多晶硅薄膜的过程中，非晶硅与Al的接触，提高了Al、Si原子的扩散速率，降低了晶化温度，缩短了晶化时间。
AIC法不仅可以使用廉价的玻璃作为衬底，而且制得的多晶硅薄膜晶粒尺寸大，均匀性好。
近年来，关于铝诱导晶化方面的研究比较多，如Min Zou等人先利用等离子加强化学汽相沉积法(PECVD)在玻璃上制备出a-Si薄膜，然后利用AIC法制得晶粒为93μm的多晶硅薄膜，陈一匡等人则通过外加电场的方法加速Al、Si原子的相互扩散，在更低的退火温度和更短的退火时间内实现了非晶硅薄膜向多晶硅薄膜的转变，从而改进了铝诱导晶化非晶硅薄膜的工艺条件。
2铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜的一般过程铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜通常包括以下步骤(以a-Si/Al/glass结构为例)：(1)衬底处理：在用铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜时多用玻璃作为衬底，玻璃衬底要经过丙酮和乙醇超声清洗；(2)Al膜的沉积：用高纯铝沉积Al膜，常用的Al膜沉积方法有磁控溅射法和热蒸发法；(3)Al膜的氧化：通常是沉积完Al膜之后，将样品露置在空气中一段时间，这样在样品的表面就形成一层氧化层；(4)a-Si膜的沉积：a-Si膜的质量直接影响结晶后的多晶硅膜的质量，所以沉积的a-Si层必须均匀无杂质，目前用PECVD技术沉积的a-Si薄膜质量较好，用得也较多；(5)退火处理：样品制备完以后在特定的气氛(通常是氮气)中退火处理，在适当的温度(300℃~500℃)下退火一定的时间(0.5h~5h)之后就可以得到poly-Si薄膜；3铝诱导晶化法的机理铝诱导晶化(a-Si/Al/glass结构)非晶硅过程如图1所示。
a_Si_H薄膜固相晶化法制备多晶硅薄膜
a2Si∶H 薄膜固相晶化法制备多晶硅薄膜Ξ
陈城钊1 , 方健文2 , 林璇英3
(1. 韩山师范学院 物理系 ,广东 潮州 521041 ; 2. 浙江师范大学 数理与信息科学学院 ,浙江 金华 321004 ;3. 汕头大学 物理系 , 广东 汕头 515063)
摘 要 :利用固相晶化法获得多晶硅薄膜 (退火温度 700～800 ℃) ,采用 XRD 、Raman 等分析手段进行了表征 与分析. 研究结果表明 :晶粒平均尺寸随着退火温度的降低 、掺杂浓度的减少 、薄膜厚度的增加而增加 ;并且退 火后薄膜暗电导率提高了 2～4 个数量级. 关键词 :固相晶化法 (SPC) ;多晶硅薄膜 ;平均晶粒尺寸 中图分类号 :O644 ;O484 文献标识码 :A
3 结 论
(1) 用 PCVD 法制备了不同种类的 a2Si∶H 薄膜 ,对薄膜采用固相晶化法制得多晶硅薄膜 ,由 XRD 谱再应用 Debye2Scherrer 公式算得的平均晶粒尺寸可达 31 nm ,说明固相晶化法是一种有效的晶化方 法.
(2) 研究结果表明 ,退火后薄膜中晶粒的平均尺寸随退火温度的降低 、掺杂浓度的减少 、薄膜厚度的 增加而变大. 说明沉积条件和固相晶化条件都是影响多晶硅薄膜晶粒尺寸的因素.
长两个热激活过程. 因此 ,固相晶化过程的第一步是获得晶核. 掺
杂样品中的磷 、硼原子及掺杂氢稀释的微晶化样品中已存在的微
晶粒子具有较低的成核形成能 ,可直接起成核中心的作用. 对本
征或掺氢稀释的非晶硅样品 ,结构上仍然保留短程有序的特点 ,
有些区域上更类似于结晶状态 ,这些区域都可能成为晶核. 而退
退火温度. 而退火温度太低 ,则晶粒生长速度太慢.
2. 2 掺杂浓度对晶粒大小的影响
薄膜晶体硅太阳能电池分析比较
薄膜晶体硅太阳能电池分析比较《中国组件行业投资前景及策略咨询报告》分析：目前在工业上，硅的成本大约占硅太阳能电池生产成本的一半。
为减少硅的消耗量，光伏(PV)产业正期待着一些处于研究开发中的选择方案。
其中最显然的一种就是转向更薄的硅衬底。
现在，用于太阳能电池生产的硅衬底厚度略大于200mm，而衬底厚度略小于100mm的技术正在开发中。
为使硅有源层薄至5-20 mm，可以在成本较低的硅衬底上淀积硅有源层，这样制得的电池被称为薄膜。
为使其具有工业可行性，主要的挑战是在适于大规模生产的工艺中，怎样找到提高效率和降低成本之间的理想平衡。
已经存在几种制造硅有源层的技术1，本文将讨论其中的三种。
薄膜PV基础第一种技术是制作外延(epitaxial)(图1)，从高掺杂的晶体硅片(例如优级冶金硅或废料)开始，然后利用化学气相淀积(CVD)方法来淀积外延层。
除成本和可用性等优势以外，这种方法还可以使硅太阳能电池从基于硅片的技术逐渐过渡到薄膜技术。
由于具有与传统体硅工艺类似的工艺过程，与其它的薄膜技术相比，这种技术更容易在现有工艺线上实现。
第二种是基于层转移(layer transfer)的技术，它在多孔硅薄膜上外延淀积单晶硅层，从而可以在工艺中的某一点将单晶硅层从衬底上分离下来。
这种技术的思路是多次重复利用母衬底，从而使每个太阳能电池的最终硅片成本很低。
正在研究中的一种有趣的选择方案是在外延之前就分离出多孔硅薄膜，并尝试无支撑薄膜工艺的可能性。
最后一种是薄膜多晶硅太阳能电池，即将一层厚度只有几微米的晶体硅淀积在便宜的异质衬底上，比如陶瓷(图2)或高温玻璃等。
晶粒尺寸在1-100mm之间的多晶硅薄膜是一种很好的选择。
我们已经证实，利用非晶硅的铝诱导晶化可以获得高质量的多晶硅太阳能电池。
这种工艺可以获得平均晶粒尺寸约为5 mm 的很薄的多晶硅层。
接着利用生长速率超过1 mm/min的高温CVD技术，将种子层外延生长成几微米厚的吸收层，衬底为陶瓷氧化铝或玻璃陶瓷。
LPCVD制备微晶硅薄膜及热处理工艺研究
LPCVD制备微晶硅薄膜及热处理工艺袁媛（哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001）摘要：试验采用低压化学气相沉积（LPCVD）方法在单抛n型（100）4寸硅片上沉积微晶硅薄膜，沉积薄膜前用湿氧氧化法在硅片表面氧化SiO2层作为扩散阻挡层。
用普通氧化铝管式炉加热处理制成的微晶硅薄膜制备多晶硅薄膜。
选取了650℃、800℃、950℃及1100℃不同退火温度，炉内通入高纯Ar气，退火时间2小时。
用Raman光谱和XRD测试薄膜的二次晶化状态，用SEM分析薄膜的表面形貌。
关键词：低压化学气相沉积；多晶硅薄膜；退货温度1 引言多晶硅薄膜是综合了晶体硅材料和非晶硅合金薄膜的优点，在能源科学、信息科学的微电子技术中有着广泛应用的一种新型功能薄膜材料[1]。
LPCVD方法生长多晶硅薄膜内含高密度的微孪晶，生成的晶粒尺寸小，载流子迁移速率较低，因此在器件应用方面受到了限制。
为了使制备的多晶硅薄膜具有较大的晶粒尺寸以及较高的载流子迁移率，我们采用普通氧化铝管式炉加热处理制成的微晶硅薄膜，使其二次晶化，研究退火温度对多晶硅薄膜的影响。
2 分析2.1 薄膜晶化率与晶粒尺寸分析图2-1为在597℃条件下沉积的薄膜样品，分别在650℃、800℃、950℃、1100℃温度下退火2小时后的Raman光谱图。
在Raman谱图中，480cm-1处代表非晶硅散射峰，520cm-1处代表多晶硅散射峰。
一般而言，Raman特征峰越强，半高宽越小，峰形越对称，材料的结晶性越好；散射峰越靠近单晶硅峰位521.5cm-1，薄膜的晶粒尺寸越大。
从图2-1可以看出，随着退火温度升高，曲线在520cm-1处散射峰强度逐渐升高且越来越尖锐，480cm-1处散射峰基本消失。
这表明，从未退火的样品a），到退火后的样品b）～e），薄膜样品中非晶成分随着退火温度的增加而减少，多晶成分逐渐增多，多晶硅薄膜晶化率提高。
且退火温度由650℃升高至1100℃的过程中，Raman 散射峰位由519.067cm -1向右移至520.597cm -1处，逐渐靠近单晶硅散射峰，说明退火后硅薄膜中的晶粒尺寸随退火温度的升高而长大。
热丝CVD法低温制备的多晶硅薄膜质量对衬底依赖性的研究
热丝ＣＶＤ法低温制备的多晶硅薄膜质量对衬底依赖性的研究＊张 磊，沈鸿烈，黄海宾，岳之浩，李斌斌（南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏南京２１１１００）摘 要： 以ＳｉＨ４和Ｈ２作为反应气体，采用ＨＷＣＶＤ的方法分别在石英玻璃、ＡＺＯ、Ｓｉ（１００）和Ｓｉ（１１１）衬底上制备了多晶硅薄膜。
利用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ），拉曼（Ｒａｍａｎ）光谱和傅里叶红外（ＦＴ－ＩＲ）吸收光谱研究了不同衬底对多晶硅薄膜的择优取向、晶化率和应力的影响，用ＳＥＭ观察了多晶硅薄膜的表面形貌。
研究发现在４种衬底上生长的多晶硅薄膜均为（１１１）择优取向。
单晶硅片对多晶硅薄膜有很强的诱导作用，并且Ｓｉ（１１１）的诱导作用优于Ｓｉ（１００）的诱导作用。
ＡＺＯ对多晶硅薄膜生长也有一定的诱导作用。
通过计算薄膜晶态比，得到除以石英为衬底的样品外，其它３种样品的晶态比均在９０％以上，尤其以单晶硅片为衬底的样品更高。
石英玻璃、ＡＺＯ和Ｓｉ（１００）上生长的多晶硅薄膜中均存在压应力。
关键词： 热丝化学气相沉积；衬底诱导；多晶硅薄膜；结晶性中图分类号： ＴＢ３４；Ｏ４８４文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９７３１（２０１１）１１－１９４７－０４１ 引 言多晶硅薄膜不仅具有体硅材料的高迁移率、高稳定性的特点，而且不会出现非晶硅薄膜的光致衰减效应（Ｓ－Ｗ效应），因此被认为是高效率、低成本的理想太阳能电池材料。
多晶硅薄膜的制备工艺主要有固相晶化（ＳＰＣ）、准分子激光晶化（ＥＬＡ）、金属诱导晶化（ＭＩＣ）和化学气相沉积（ＣＶＤ）３种方法。
其中前两种工艺比较复杂，金属诱导法制备多晶硅薄膜本研究小组也取得了一些较为理想的研究成果［１，２］，夏冬林等［３］用电场辅助铝诱导的方法制备出了多晶硅薄膜。
然而金属诱导多晶硅薄膜中金属杂质含量过高一般不能直接应用于制作太阳能电池的吸收层。
ＣＶＤ法中，热丝化学气相沉积（ＨＷＣＶＤ）具有低温、低成本、生长速度快等特点［４］，并且没有等离子体轰击，对薄膜的损伤小。
溶液法铝诱导晶化多晶硅薄膜
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ｌ８ ６９
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溶液法铝诱导晶化 多晶硅 薄膜
王 烁 罗 科 赵 颖 熊绍 珍
３０７） ００ １
（ 南开大学光 电子器件与技术研究所， 天津市光 电子薄膜材料 和器件重点实验室， 天津
摘 要： 介绍 了一种基于溶液 的廉价制备 Ａ１ 诱导 晶化多晶硅薄膜的方法． 先以低压化学气相沉积（Ｐ Ｖ 方法 Ｌ Ｃ Ｄ）
中图 分 类 号 ： ０ ４ ； ０ ４ ６５ ６９
Ａ１ ｎｄ ｅ ｙ ｔ ｌｉａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｃ ｙ ｔ ｌｉ ｅ Ｓ ｌｃ ｎ Ｔｈｉ ｌ ｓＢａ ｅ ｎ － Ｉ ｕｃ ｄ Ｃｒ ｓ ａ ｌｚ ｔｏ ｆ ＰＯ ｙ ｒ ｓ ａ ｌｎ ｉｉ ｏ ｎ Ｆｉｍ ｓ ｄ ｏ Ｓ ｌ ｔｏ ｅ ｈｏ ｏ ｕ ｉ ｎＭ ｔ ｄ
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