非晶硅薄膜PECVD法制备与光学性质表征
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究氮化硅薄膜（PECVD）是一种在室温下生长的非晶硅薄膜，具有多种优良性质，如硬度高、抗腐蚀性好、导电性能低等。
这些性质使得氮化硅薄膜在微电子、光学器件、生物传感器等领域中有广泛应用。
本文将对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究。
首先，PECVD氮化硅薄膜具有良好的机械性能。
该薄膜的硬度可达到10GPa，相对于其他常见的薄膜材料，如二氧化硅、氮化硅具有更高的硬度。
这使其在微机械系统中有较好的应用前景，如传感器和微机械器件中的表面保护层。
其次，PECVD氮化硅薄膜具有出色的耐腐蚀性。
与其他材料相比，这种薄膜展现出更好的抗化学腐蚀性能。
这种耐腐蚀性使得氮化硅薄膜在微电子行业中的设备制造过程中有广泛的应用，如平板显示器、太阳能电池等。
此外，PECVD氮化硅薄膜是一种特殊的绝缘材料，具有较低的导电性能。
这种特点使其成为一种理想的衬底材料，可用于制备电容器、晶体管等微电子器件。
它还可用于光学薄膜的辅助材料，如光学反射镜片等。
针对PECVD氮化硅薄膜的制备工艺，一般采用射频等离子体化学气相沉积（RFPECVD）技术。
该方法通过在气相中加入硅源、氨气和稀释剂，利用射频电场激活气体原子和离子，在衬底表面沉积出氮化硅薄膜。
制备过程中，关键的参数包括沉积温度、沉积气压、沉积物与气体流量比等。
沉积温度一般在250℃-400℃之间，气压一般在1-20Torr之间。
较高的沉积温度可提高薄膜质量，但也容易产生杂质。
而较高的气压可以提高沉积速率，但也有可能导致薄膜内部应力增大。
此外，对PECVD氮化硅薄膜进行表征，一般采用横截面和表面形貌的扫描电子显微镜（SEM）、厚度的椭圆仪、成分的能量散射光谱（EDS）等技术。
这些表征方法可以从多个角度对氮化硅薄膜的性质进行评估。
总结起来，PECVD氮化硅薄膜具有优异的硬度、耐腐蚀性和绝缘性能等优良性质，广泛应用于微电子、光学器件等领域。
沉积工艺中的温度、气压和气体流量比等参数对薄膜质量具有重要影响，需要合理选择和控制。
掺硼p型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征
第28卷 第4期影像科学与光化学Vol.28 No.4 2010年7月Imaging Science and Photochemistry J uly,2010 研究简报掺硼p型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征夏冬林,王慧芳,石正忠,张兴良,刘 俊(武汉理工大学硅酸盐工程教育部重点实验室,湖北武汉430070)摘 要:以高氢稀释的硅烷(Si H4)为反应气体,硼烷(B2H6)为掺杂气体,利用RF2PECVD方法,在玻璃衬底上制备出掺硼的氢化非晶硅(a2Si∶H)薄膜,研究了硼掺杂量对氢化非晶硅(a2Si∶H)薄膜的光学性能的影响.利用N KD27000W光学薄膜分析系统测试薄膜的透射谱和反射谱,并利用该系统的软件拟合得出薄膜的折射率、消光系数、吸收系数等光学性能参数,利用Tauc法计算掺硼的非晶硅薄膜的光学带隙.实验结果表明,随着硼掺杂量的增加,掺杂非晶硅薄膜样品在同一波长处的折射率先增大后减小,而且每一样品均随着入射光波长的增加而减小,在波长500nm处的折射率均达到4.3以上;薄膜的消光系数和吸收系数随着硼掺杂量的增大而增大,在500nm处的吸收系数可高达1.5×105cm-1.在实验的硼掺杂范围内,光学带隙从1.81eV变化到1.71eV.关键词:RF2等离子体增强化学气相沉积方法;非晶硅薄膜;折射率;消光系数;吸收系数;光学带隙文章编号:167420475(2010)0420296209 中图分类号:O484 文献标识码:A自从1975年Spear等人[1]在非晶硅薄膜中成功实现气相掺杂以来,非晶硅薄膜迅速在半导体器件领域获得应用.氢化非晶硅薄膜具有高的光吸收系数,制备工艺简单并易于大规模生产,被广泛应用于制作大面积、高效率的薄膜太阳能电池,大屏幕液晶显示和显像平面电视机等[2,3].目前,氢化非晶硅薄膜制备技术主要有等离子体增强化学气相沉积(PECVD)[427],微收稿日期:2010203218;修回日期:2010204222.基金项目:材料复合新技术国家重点实验室(武汉理工大学)开放基金(20102KF29);武汉市科技攻关(20061002037).作者简介:夏冬林(19642),男,副研究员,通讯联系人,E2mail:donglinxia@.296 第4期夏冬林等:掺硼P型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征297 波电子回旋共振化学气相沉积(MWECR2CVD)[8]以及射频磁控溅射法[9,10]等.其中, PECVD制备技术具有对衬底温度要求低,易于在玻璃衬底上大面积制备的优点,这些制备优点使其在太阳能屋顶,太阳能玻璃幕墙等光伏与建筑结合方面具备很大的应用潜力,被认为是更有发展潜力的沉积方法,并且已经应用于工业领域.硅基薄膜太阳电池一般多为PIN结构,P层作为太阳能电池的窗口层,是影响电池整体性能的重要因素,其带隙的宽窄、电导率的高低将直接影响电池的短路电流及填充因子[11].国内外科学工作者[12215]对掺杂非晶硅薄膜材料结构和性能的研究多有报道,而专门对薄膜材料的光学性能参数进行全面表征的报道还较少,而太阳电池窗口层的光学性能会直接影响到电池性能的好坏,因此我们有必要对P型非晶硅薄膜的光学性能进行全面的表征与研究,从而起到对太阳电池窗口层制备的重要指导作用.本论文采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)沉积掺硼氢化非晶硅薄膜,研究硼掺杂量对于薄膜光学性能参数的影响.1 实验部分实验采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)沉积掺硼氢化非晶硅薄膜, PECVD沉积设备的射频电源的激发频率为13.56M Hz,极板直径为20cm,反应室本底真空最高可达10-5Pa.衬底为普通载玻片,采用酒精和去离子水超声清洗,基片在沉积薄膜之前用氮气吹干.本实验固定沉积气压、辉光功率、衬底温度等其它工艺参数,以髙氢稀释的硅烷(Si H4体积分数[Si H4]/[Si H4+H2]=10%)和硼烷(B2H6体积分数[B2H6]/[B2H6+ H2]=3%)分别为反应气体和掺杂气体.通过改变硼烷掺杂气体的比例(R=[B2H6]/ [Si H4]),在玻璃衬底上制备掺硼非晶硅薄膜,研究硼烷掺杂比例对氢化非晶硅(a2Si: H)薄膜光学性能的影响,其制备工艺参数如表1所示.表1 硼掺杂非晶硅薄膜制备的工艺参数Processing parameters of boron2doped amorphous silicon t hin film deposited by PECVD 样品编号a b c d e 衬底温度/℃250250250250250沉积气压/Pa150150150150150射频功率/W150150150150150氢稀释比/Si H4200200200200200掺杂气体比[B2H6]/[Si H4]0.4%0.5%0.6%0.8% 1.0%沉积时间/min3040403040薄膜厚度/nm127232********* 采用英国Aquila公司生产的N KD27000W薄膜分析系统测试硼掺杂氢化非晶硅薄膜的透射光谱与反射光谱,并采用该系统分析软件,根据柯西模型进行理论计算,得出薄膜的厚度、消光系数和折射率等光学常数.掺硼非晶硅薄膜的吸收系数,可由公式α(hν)=4πk/λ计算得出.其中α(hν)表示吸 影 像 科 学 与 光 化 学第28卷 298收系数,它是光子能量(hν)的函数,k表示材料的消光系数.掺硼非晶硅薄膜是间接带隙半导体材料,其光学带隙可以通过Tauc公式计算:(αhν)1/2=B(hν-E g),α为吸收系数, hν为光子能量,E g为掺硼非晶硅薄膜的光学带隙,B为常数.根据Tauc公式,可以得到不同条件下制备的掺硼非晶硅薄膜的(αhν)1/2-hν曲线图,曲线的线性部分外延到与横坐标相交所得截距的大小,即为光学2隙E g[16].2 结果和讨论2.1 硼烷的掺杂量对薄膜的紫外2可见光的透过率和反射率的影响图1为不同硼烷掺杂量所制备的氢化非晶硅薄膜样品的透射光谱.从图1中可以明显的看出,随着硼烷掺杂浓度的增加,薄膜的透过率曲线的截止边红移,薄膜透过率曲线的干涉峰位置也出现红移现象,即薄膜在短波长的透过率急剧减小,在波长60021000nm 的范围内薄膜的透过率也明显降低,使得可见光区域的大部分太阳光的透过都降低,因而导致薄膜太阳电池的活性层I层得到的可见光区域的光子减少,I层的光响应必然降低,影响太阳能电池的开路电压、短路电压、转换效率[17].由此可见,低硼烷掺杂浓度(a 号样)有利于薄膜透过率的提高.图1 不同硼烷掺杂比沉积的a2Si∶H薄膜样品的透射谱Transmission spectra of a2Si∶H t hin films wit h different boron doped gas ratio 图2是不同硼烷掺杂比例的薄膜样品在350-1100nm波段的反射率曲线.从图2中可以看出,在测试波段范围内硼掺杂的非晶硅薄膜出现了多个干涉峰(干涉峰的位置和个数与薄膜的厚度有很大的关系),并且随着硼烷掺杂比例的增加,薄膜的干涉峰红移,且反射峰逐渐变宽.反射峰变宽,在更长的波段内光透过就少,因而薄膜太阳电池窗口层材料的光谱响应的光波减少.有文献表明[18],薄膜在紫外2可见光反射率曲线的反射峰的强弱可以反映薄膜结构的有序状况.从反射率曲线可知,掺杂比例为0.4%时得到的薄膜的反射率最高,薄膜结构的有序性最好,其余几个薄膜样品的反射峰都比较弱,说明 第4期夏冬林等:掺硼P型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征299其薄膜无序化程度非常高,这说明硼的掺杂可以抑制硅薄膜的晶化.图2 不同硼烷掺杂比沉积的a2Si∶H薄膜的反射谱Reflection spectra of a2Si∶H t hin films wit h different boron doped gas ratio2.2 硼烷的掺杂量对薄膜折射率、消光系数、吸收系数的影响图3为不同硼烷掺杂量所制备非晶硅薄膜样品的折射率曲线.从图3中可以观察到,随着硼烷掺杂比例的升高,薄膜的折射率增大;薄膜样品在波长500nm处的折射率图3 不同硼烷掺杂比沉积的a2Si∶H薄膜样品的折射率曲线Refraction spectra of a2Si∶H t hin films wit h different boron dopant gas ratio都达到了4.3以上;但当硼烷的掺杂比例为1.0%时,薄膜的折射率反而降低了. 影 像 科 学 与 光 化 学第28卷 300 当硼烷掺杂浓度在0.5%-0.8%范围内变化时,随着硼烷掺杂浓度的加大,薄膜中H原子的脱附能降低,薄膜表面的B原子加速其周围生长表面上H原子的脱附,增大表面悬挂键密度,从而提高了反应前驱物Si H x(主要是Si H3)在生长表面的吸附几率,增大了薄膜的沉积速率.薄膜的沉积速率的增大,使沉积的薄膜结构更为致密,薄膜中的微孔等缺陷更少,薄膜的折射率增大.当硼烷的掺杂比例达到1.0%时,由于硼烷的比例过大,薄膜的沉积速率过大,薄膜中的组成基团得不到及时的迁移,使薄膜中出现很多的缺陷.同时,由于沉积速率过大,反应基团来不及在衬底表面扩散、均匀分布,导致薄膜的结构不致密,因此折射率下降.图4 不同硼烷掺杂比沉积的a2Si∶H薄膜的消光系数曲线Extinction coefficient spectra of a2Si∶H t hin films wit h different boron dopant gas ratio 由N KD拟合也可以得到薄膜的消光系数曲线,如图4所示.从图4中可以知道:随着波长的增大,消光系数减小;随着硼烷掺杂浓度的升高,薄膜的消光系数增大.由公式α(hν)=4πk/λ可知,消光系数与薄膜的吸收系数成正比,因此高的消光系数,意味着薄膜对入射光更高的吸收.因此作为太阳能电池的窗口层,薄膜的消光系数必须控制在很低的水平. 吸收系数决定了薄膜对光子的吸收的多少,影响透过窗口层的光子的数量,从而影响薄膜电池的性能.图5为通过公式α(hν)=4πk/λ计算得到的薄膜的吸收系数曲线.由图5可知,在波长500—700nm的范围内,薄膜的吸收系数随波长的增大而减小;在波长为700—1000nm范围内,薄膜的吸收系数基本上不随波长的变化而变化.由不同掺杂浓度的吸收系数曲线可知,随着制备薄膜的硼烷掺杂浓度的增大,吸收系数不断增大.硼烷掺杂比例为0.4%和0.8%时得到的薄膜在500nm处的吸收系数分别为1.0×105cm-1和1.5×105cm-1.因此低硼烷掺杂浓度有利于让更多的光通过薄膜窗口层,从而提高电池的性能. 第4期夏冬林等:掺硼P型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征301图5 不同硼烷掺杂比沉积的a2Si∶H薄膜样品的吸收系数曲线Absorption coefficient spectra of a2Si∶H t hin films wit h different boron doped gas ratio2.3 硼烷的掺杂比对薄膜的光学带隙的影响图6示出了不同硼烷掺杂比例沉积的薄膜的光学带隙.由图6可以看出,随着硼烷掺杂浓度的增加,薄膜的光学带隙出现递减趋势,由1.81eV下降到1.71eV.这与前面得到的薄膜透过率降低,消光系数、吸收系数增大的结果相一致.薄膜光学带隙变窄的原因可能是由于硼烷掺杂使薄膜中的H的脱附能降低,H的脱附增加,使薄膜中的H含量降低,进而使光学带隙变窄.硼的掺杂,还使得薄膜结构的无序度增加,由此引起从能带到带尾态的重新分布,在薄膜的带隙中引入了多个带隙态,从而导致由能带到带尾和带尾到带尾的跃迁数目的增加.这些位于原吸收边附近的带隙态是使得薄膜光学带隙变窄的主要原因.硼的掺入,会改变薄膜的结构,抑制硅薄膜的晶化,使薄膜中的非晶成份增多,导致光学带隙减小[19].因此从光学带隙的角度上看,应尽量减小硼烷的掺杂浓度,当然硼烷掺杂浓度太低也会导致薄膜电导率的急剧下降.3 结论研究表明,硼掺杂对非晶硅薄膜的光学性能有着极其重要的影响:随着硼烷掺杂浓度的增加,(a)薄膜的透过率曲线的截止边红移.(b)薄膜的反射谱干涉峰红移,且反射峰逐渐变宽.(c)掺杂非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小,并且在波长500nm处的折射率都达到了4.3以上.(d)薄膜在500nm处吸收系数高达1.5×105cm-1,光学带隙从1.8eV变化到1.7 eV. 影 像 科 学 与 光 化 学第28卷 302图6 不同硼烷掺杂比沉积的a2Si∶H薄膜的光学带隙Optical band gap of a2Si∶H t hin films wit h different boron doped gas ratio (e)所有的光学参数表征都表明,硼烷掺杂浓度不宜过高,在本实验范围内,0.4%掺杂浓度制得的薄膜做窗口材料最宜.薄膜电学性能这里未做研究和表征,硼烷掺杂浓度的具体确定还需综合考虑薄膜的电学性能.因此低浓度硼烷掺杂(体积分数为0.4%),可以得到光学性能优异的低吸收的p型窗口层. 第4期夏冬林等:掺硼P型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征303 参考文献:[1] Spear W E,Lecomber P G.Substitutional doping of amorphous silicon[J].S oli d S tate Com 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无机非晶态薄膜的制备及性能研究
无机非晶态薄膜的制备及性能研究无机非晶态薄膜是指由无机材料构成的非晶态薄膜。
这种材料具有较高的硬度、抗腐蚀性、透明性、化学惰性和热稳定性等特点，在许多领域有广泛应用。
一、无机非晶态薄膜的制备方法1. 物理气相沉积法（PVD）物理气相沉积法是其中一种无机非晶态薄膜制备方法，常见的有溅射、电子束蒸发、直流磁控溅射等。
PVD制备的薄膜具有密度高、结晶度低、 chemically inert 结构简单等特点。
2. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是利用气态前驱体在表面反应生成凝固相薄膜的方法。
CVD制备的薄膜具有高成膜速率、良好的复合性和优异的晶粒尺寸控制等特点。
3. 真空热蒸发法（VTE）真空热蒸发法是利用热量将固体材料转变为气态，并沉积在基板上形成银膜。
与PVD相比，VTE制备薄膜的厚度更薄，质量更高。
二、无机非晶态薄膜的性能研究1. 光电性能无机非晶态薄膜在太阳能电池、显示器件、LED、半导体器件等领域中具有广泛应用。
薄膜的光电性能是影响其应用性能的重要指标，包括光吸收特性、能带结构、电子传输性能等。
2. 机械性能由于无机非晶态薄膜材料具有优异的硬度和韧性，因此适用于表面涂层、防护材料等领域。
材料的硬度、韧性、可扩散性、疲劳拱起等机械性能指标对其性能有重要影响。
3. 其他性能研究除了光电性能和机械性能外，其他性能指标也值得研究。
例如电学特性较佳的薄膜可以用于制备纳米电子器件；耐酸碱性和高温稳定性使得薄膜应用于化学传感器等领域。
三、未来展望随着无机非晶态薄膜的制备技术和性能研究的不断深入，其在新能源、信息技术、生物医学和环境保护等领域的应用前景越来越广阔。
同时，发展绿色制备技术，提高材料的应用性能和可持续性也是未来无机非晶态薄膜研究应该关注的方向。
总之，无机非晶态薄膜的制备和性能研究是一项远大而有前途的工作，需要不断探索、创新和发展。
随着科技的进步，我们相信无机非晶态薄膜将会在越来越多的领域得到广泛应用。
PECVD 法制备氢化非晶硅薄膜材料
PECVD 法制备氢化非晶硅薄膜材料黄仕华;董晶;沈佳露;刘剑【摘要】采用等离子增强化学气象沉积（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD）法在普通玻璃上沉积非晶硅薄膜材料.通过控制变量分别研究了 p，n 层的掺杂浓度、氢稀释度及 i 层的反应气压对薄膜材料性能的影响.结果表明：p 层材料在掺杂浓度为6.67%、氢稀释度为10.6时有较高的暗电导率和较低的沉积速率；n 层材料在掺杂浓度为3.33%、氢稀释度为8.3时有较高的暗电导率和较低的沉积速率；i 层材料在反应气压为95 Pa、氢稀释度为15时有较高的光暗电导率之比.%The amorphous silicon thin film was deposited on glass by using plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD)method. The influence of doping concentration and hydrogen dilution on thin film prop-erty,and the influence of reaction pressure on the i-layer property were investigated. The results indicated that the p-layer had a higher dark-conductivity and a lower deposition rate when the doping concentration and the hydrogen dilution were about 6. 67% and 10. 6,respectively. The n-layer had a higher dark-conductivity and a lower deposition rate when the doping concentration and the hydrogen dilution were about 3. 33% and 8. 3, respectively. Also the i-layer thin film had a higher photoconductivity and a dark-conductivity ratio when the reaction pressure and the hydrogen dilution were about 95 Pa and 15,respectively.【期刊名称】《浙江师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P121-125)【关键词】PECVD;非晶硅薄膜;掺杂;氢稀释度;电导率【作者】黄仕华;董晶;沈佳露;刘剑【作者单位】浙江师范大学数理与信息工程学院，浙江金华 321004;浙江师范大学数理与信息工程学院，浙江金华 321004;浙江师范大学数理与信息工程学院，浙江金华 321004;浙江师范大学数理与信息工程学院，浙江金华 321004【正文语种】中文【中图分类】O4750 引言非晶硅薄膜太阳能电池制作工艺简单，衬底温度低，耗材少，能沉积在廉价的衬底上，故制备成本较低；能容易地应用于集成工艺和大面积生产，可进一步降低成本；也能容易地与建筑材料相结合，构成光伏建筑一体化系统.因此，非晶硅薄膜太阳能电池是一种很有发展前景的电池，得到了广泛的研究[1].由于非晶硅(a-Si)半导体材料最基本的特征是组成原子的排列为长程无序、短程有序，原子之间的键合类似晶体硅，形成了一种共价无规则网络结构，它含有一定量的结构缺陷、悬挂键、断键等，因此,载流子迁移率低、扩散长度小、寿命短，所以,这种材料不适合直接做成半导体器件.为了降低非晶硅中的缺陷态密度，使之成为有用的光电器件，人们发现,通过对其氢化处理后,非晶硅材料中大部分的悬挂键被氢补偿，形成硅氢键，降低了态隙密度.1976年,研究人员成功实现了对非晶硅材料的p型和n型掺杂，实现了a-Si-p-n结的制作[2].多种不同的技术用于a-Si∶H薄膜及其器件的制备，其中最为普遍的是在低于500 K的温度下，采用硅烷作为反应气体的PECVD技术.由于a-Si∶H薄膜的光学和电学性质及其相关的器件特性强烈地依赖于制备方法和制备条件，所以在制备太阳能电池前，必须寻求合适的薄膜材料沉积工艺.工艺参数如衬底温度、射频功率、反应气压、反应气体流量、气体配比(氢稀释度、掺杂浓度)等[3]，都是重要的影响因素.目前对薄膜材料的沉积工艺缺少系统详尽的论述，本文在借鉴已有的生产工艺参数的基础上，研究了掺杂浓度、氢稀释度对p,n层薄膜材料性质的影响及反应压强对i层薄膜材料性质的影响.从沉积工艺角度对改善各层薄膜材料提出了参考性建议，这对提高非晶硅薄膜太阳能电池的性能有着实际意义.1 实验方法1.1 薄膜的制备实验使用的是PECVD 4000型(等离子体增强化学气相沉积)设备.以SiO2石英玻片为基板，先用洗洁剂反复擦洗，然后依次用去离子水、丙酮和无水乙醇各超声20 min,最后用普通氮气吹干后分别装入n室、i室和p室进行薄膜生长.具体工艺步骤和参数：电极间距为16.5 mm，本底真空度为4×104 Pa，衬底温度为200 ℃，射频功率为50 W，反应气压为90～125 Pa，气体总流量为28～60mL/min，反应时间为40 min.1.2 薄膜的测试薄膜材料的光电导率测量是在1 000 W/m2的光照条件下，采用真空蒸铝的共面电极结构，两铝电极间距为1 mm，铝极长度为1 cm，通过使用Keithley 2601精密源表在两铝电极之间施加一定的直流电压，然后测试出其光电流，相应的电导率可用典型的电导公式求出：(1)式(1)中:U为两共面电极之间的电压;w为电极间距;L为电极长度;d为薄膜厚度;I为测量的电流强度.薄膜材料的暗电导率与光电导率的测量方法一样，只是在无光的条件下(黑盒子)进行暗电流测试.薄膜材料的拉曼光谱测试采用英国Renishaw公司生产的RM 1000型显微共焦激光拉曼光谱仪，采用514.5 nm的氩离子激发源.2 结果与分析2.1 p,n层的作用p型材料是用辉光放电法分解SiH4和B2H6的混合气体并用高纯的H2稀释沉积而成.n型材料是用辉光放电法分解SiH4和PH3的混合气体并用高纯的H2稀释沉积而成.p,n层作为电池内建电场产生的来源，对p-i-n单结太阳能电池的性能有着重要的影响.它们决定电池的开路电压，并且影响i层光生载流子的收集，从而直接影响电池的填充因子和转换效率.作为掺杂层，要求p,n层有较高的电导率，以减小串联电阻.不仅如此，p层材料还要有高的光学带隙，以允许更多的太阳光透过它进入i层有源层.p,n层材料的导电特性主要受掺杂浓度、氢稀释度的影响.本节研究了在其他沉积工艺不变的情况下，p层硼烷的掺杂浓度((wB2H6/wSiH4)%)α,n层磷烷掺杂浓度((wPH3/wSiH4)%)β和氢稀释度((wH2/wSiH4)%)γ对它们的暗电导率、沉积速率等材料性能的影响，以选择适合p-i-n单结a-Si∶H薄膜太阳能电池制备的工艺.2.1.1 掺杂浓度对p和n层暗电导率的影响图1和图2是控制氢稀释度γ为定值时,不同掺杂浓度对p,n层薄膜材料电导率的影响(σphoto表示光电导率,σdark表示暗电导率).如图1、图2所示，p,n层薄膜材料的电导率都随着掺杂浓度的增大先增大后减小.这种现象可以解释为掺杂层具有较高的缺陷态密度，掺杂浓度过大会引起材料缺陷态密度的增加，自由载流子密度降低，以致电导率下降[4].同种薄膜材料的光电导率明显高于暗电导率，这是由于薄膜在光照下产生光生载流子导致电导率增大.微观机理解释如下：在热平衡状态下，半导体材料的电导率可表示为σ=nqμn+pqμp(2)式(2)中：n,p分别为平衡电子和空穴的浓度;μn,μp分别为平衡电子和空穴的迁移率，基本保持不变.有光照时，半导体材料的电导率增大，此时，电导率为σ=(n+Δn)qμn+(p+Δp)qμp.(3)Δn,Δp分别为非平衡电子和空穴的浓度，Δn =Δp引起的附加电导率为Δσ=Δnqμn+Δpqμp=Δpq(μn+μp).(4)所以同种半导体材料的光电导率大于暗电导率.图1 p层的电导率随掺杂浓度α的变化图2 n层的电导率随掺杂浓度β的变化2.1.2 氢稀释度对p和n层暗电导率的影响图3和图4是控制氢稀释度γ为定值时,不同的掺杂浓度对p,n层薄膜材料沉积速率的影响.如图3所示，随着掺杂浓度的逐渐增大，p层的沉积速率先减小后增加.当掺杂浓度为6.67%时，p层的沉积速率最小，达到0.271 nm·s-1.研究表明沉积速率较低时，粒子在成膜过程中更容易到达自由能较低的位置，薄膜的致密性较好，缺陷较少，所以当前条件下,掺杂浓度为6.67%的工艺为电池p层的理想掺杂工艺.图4显示在掺杂浓度为3.33%时，n层的沉积速率最小，达到0.170 nm·s-1.总体上讲，掺杂浓度对n层的沉积速率影响不大.图3 p层的沉积速率随掺杂浓度α的变化关系图4 n层的沉积速率随掺杂浓度β的变化关系2.1.3 掺杂浓度对p和n层沉积速率的影响图5和图6是控制掺杂浓度α,β为定值时,不同的氢稀释度γ对p,n层薄膜材料电导率的影响.如图5所示，随着氢稀释度γ的增加，薄膜材料的电导率均先增大后减小.这种现象可解释为当氢稀释度过低时，原子氢对薄膜的刻蚀作用较弱，导致薄膜含较多的缺陷，电导率降低；当氢稀释度过大时，缺陷密度虽减少，但薄膜的晶化率过高，电导率同样下降[5]；氢稀释度在合适值时，既可以减少薄膜缺陷，又使薄膜从非晶硅趋向于微晶硅，薄膜材料导电性能增O加.图5 p层的电导率随氢稀释度γ的变化关系图6 n层的电导率随氢稀释度γ的变化关系2.2 i层的重要性i层材料是用辉光放电法分解以高纯H2稀释的SiH4沉积而成.i层是电池的核心部分,是光生载流子的产生区.该区的厚度是否合适，将直接影响电池的性能参数.在一般情况下，i层厚度为400～700 nm比较合适，高质量的i层需要有较高的光暗电导率之比、较低的禁带宽度.光电导率越大而暗电导率越小，表明薄膜光敏性越好，能产生更多的光生载流子，电池的短路电流增大；禁带宽度越低，表明电池能吸收的太阳光谱的波长范围越宽，对太阳光谱能的利用率越高[6].要提高太阳能的转换效率和稳定性，i层必须有高的光生载流子产出率、低缺陷态密度和合适的厚度[5].所以采用合适的工艺条件，沉积出高质量的非晶硅层，对提高电池的转换率有很大意义.2.2.1 反应气压对i层材料的影响用辉光放电法制备本征层的过程中，反应气压是影响薄膜质量的一个重要因素.一般情况下，反应气压应处于帕邢曲线的最小值附近，有利于高质量的薄膜生长[7].通过控制变量法，气体流量分别为40，45，52和60 mL/min，对应的反应气压分别为95，105，115和125 Pa，研究不同的反应气压对i层材料的光暗电导率之比、沉积速率的影响.图7 i层反应气压与光暗电导率之比σ*的关系图8 i层反应气压与沉积速率v的关系图7显示随着反应气压的增大，i层的光暗电导率之比逐渐减小，在95 Pa时达到最大值2.46×102.这种现象可解释为反应气压增大，气体对薄膜的轰击增强，容易对薄膜造成损伤，导致薄膜的缺陷增加，光暗电导率比值下降.图8显示，随着反应气压的增大，i层的沉积速率逐渐减小，表明气体流量过大会减弱薄膜的沉积速率，在95 Pa时达到最大值0.245 nm·s-1.以上研究表明:小流量下制备的本征层质量较好，流量小对应的反应气压较小，等离子体中粒子的平均自由程较大，动能也较大，在成膜过程中容易找到稳定的成键位置或破坏松散的键结构以形成更稳定的结构[7].2.2.2 不同氢稀释度γ下i层薄膜的拉曼光谱图9(a)显示薄膜的拉曼光谱图在靠近480 cm-1处出现吸收峰，表明该材料为非晶硅材料；当增大氢稀释度，薄膜朝晶化方向转化，图9(b)显示薄膜的拉曼光谱图在靠近520 cm-1处出现吸收峰，表明该层出现微晶.由此可知，制备i层时应适量减小氢稀释度.(a)氢稀释度γ=9 (b)氢稀释度γ=28图9 i层薄膜的拉曼光谱图3 总结通过控制变量分别研究了p,n层的掺杂浓度、氢稀释度以及i层的反应气压对薄膜材料性能的影响.p,n层薄膜的掺杂浓度不宜过高，掺杂浓度过高电导率反而下降，原因在于薄膜中会引入更多的缺陷，导致自由载流子密度降低；氢的刻蚀作用使得p,n层薄膜中的弱Si-Si键、微空洞等缺陷减少，从而使膜质均匀稳定.但刻蚀作用过强，会导致薄膜的晶化率过高，导电性下降.i层材料在反应气压为95 Pa、氢稀释度为15时，有较高的光暗电导率之比，但光暗电导率之比只达到102数量级，与性能较好的本征层材料相差很多.以上内容对进一步研究薄膜太阳能电池有一定的参考价值.参考文献：[1]韩建超.非晶硅太阳电池界面层及稳定性研究[D].天津：河北工业大学材料科学与工程学院，2005.[2]温亮生,张富祥.非晶硅太阳电池的性能与薄膜特性的关系[J].北京师范大学学报:自然科学版,1999,35(4):479-482.[3]郝国强.非晶硅薄膜太阳电池的研究[D].天津:河北工业大学材料科学与工程学院,2003.[4]张锐.薄膜太阳能电池的研究现状与应用介绍[J].广州建筑，2007,13(2):8-10.[5]薛家斌.p-i-n单结非晶硅薄膜太阳能电池的制备及研究[D].广州：暨南大学光子技术所，2008.[6]Beaucarne G.Silicon thin-film solar cells[J].Advances in Opto Electronics,2007,2007(9):1-12.[7]王广才,孙健.非晶硅太阳电池本征层特性研究[J].光电子\5光子，1993,4(1):7-12.。
PECVD工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响
PECVD工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响杭凌侠;张霄;周顺【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2010(030)002【摘要】为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deoosition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH_4和N_2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10(-5),沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10(-4)的SiO2薄膜.【总页数】4页(P117-120)【作者】杭凌侠;张霄;周顺【作者单位】西安工业大学,陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西安,710032;西安工业大学,陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西安,710032;西安工业大学,陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,西安,710032【正文语种】中文【中图分类】O484【相关文献】1.射频功率对PECVD制备类金刚石薄膜光学性能的影响 [J], 崔万国;张玲2.PECVD法制备SiO2薄膜的热应力影响研究 [J], 王乔升3.太阳能电池 PECVD 工艺参数对生长氮化硅薄膜影响的研究 [J], 韩萌;罗群霞;张渊4.衬底温度对用RF-PECVD法制备的非晶硅薄膜光学性能影响 [J], 李世彬;吴志明;朱魁鹏;蒋亚东;李伟;廖乃镘5.退火温度对PECVD法制备SiO2/Si3N4光学薄膜性能的影响 [J], 吴立宇;李小强;王斌;屈盛官因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
PECVD氧化硅薄膜
PECVD 氧化硅薄膜简介PECVD（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种基于等离子体增强的化学气相沉积技术。
PECVD 涉及在低压和高温条件下将化学气体中的前体分子转化为固态材料。
氧化硅（SiO2）是一种重要的半导体材料，具有优秀的电学性能和化学稳定性。
PECVD 氧化硅薄膜在集成电路制造、太阳能电池、平板显示器等领域有广泛的应用。
在本文档中，我们将介绍 PECVD 氧化硅薄膜的制备方法、特性及其应用。
制备方法PECVD 氧化硅薄膜的制备过程可以分为以下几个步骤：1.基片清洗：将基片进行溶剂清洗和酸碱清洗，以去除表面的杂质和有机物。
2.进料：将预先准备好的前体气体（例如二甲基硅醇、三甲基硅烷等）与载气（通常为氢气或氮气）混合，并通过进料系统输入反应室。
3.产生等离子体：通过加入高频电场或微波，将反应室中的气体激发为等离子体。
4.反应：等离子体中的激发态气体与基片表面反应，并沉积成氧化硅薄膜。
5.退火处理：薄膜表面的有机物残留和内部应力可以通过热退火来去除和缓解。
6.冷却：待薄膜制备完成后，关闭进料系统，并冷却基片。
特性PECVD 氧化硅薄膜具有以下几个主要特性：1.良好的绝缘性能：氧化硅具有较高的介电常数和低的电导率，使其成为优秀的绝缘材料。
2.较低的表面态密度：PECVD 氧化硅薄膜具有低的表面态密度，减少了表面缺陷对器件性能的影响。
3.可调控的薄膜厚度：通过控制前体气体和反应条件，可以实现不同厚度的氧化硅薄膜的制备。
4.良好的化学稳定性：氧化硅对常见的化学物质（如酸碱）具有较高的化学稳定性，使其适用于各种环境条件下的应用。
5.较低的制备成本：相对于其他制备氧化硅薄膜的技术，PECVD 具有较低的制备成本和较高的生产效率。
应用PECVD 氧化硅薄膜在多个领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1.集成电路制造：氧化硅薄膜作为绝缘层广泛应用于集成电路制造过程中，起到隔离和保护作用。
常压cvd淀积非晶硅薄膜的研究
常压cvd淀积非晶硅薄膜的研究常压化学气相沉积（CVD）是一种常用的制备非晶硅（a-Si）薄膜的方法。
这种方法利用化学反应在常压下通过气态前体物质的热分解或氧化还原反应，使前体物质沉积在衬底表面上形成薄膜。
常压CVD制备非晶硅薄膜的过程通常包括以下步骤：1. 衬底准备：选择合适的衬底材料，如玻璃、金属或聚合物，然后经过清洗和处理，以确保表面平整和无杂质。
2. 前体物质供应：选择适当的气态前体物质，如硅烷（SiH4）或三氯化硅（SiCl3），然后通过气体供应系统将前体物质输送到反应室中。
3. 反应室环境控制：控制反应室中的温度、压力和气体流量，以确保适当的反应条件和前体物质的热分解或氧化还原反应发生。
4. 薄膜沉积：在适当的反应条件下，前体物质分解或反应生成非晶硅的气态物质，并在衬底表面上沉积形成非晶硅薄膜。
5. 后处理：通过热处理或化学处理等方法，进一步改善非晶硅薄膜的性质和结构。
常压CVD制备非晶硅薄膜的研究主要围绕以下方面展开：1. 反应条件优化：研究合适的反应温度、压力和气体流量，以及前体物质的浓度和输送方式，以提高薄膜的沉积速率和质量。
2. 薄膜性质表征：通过光学、电子和结构分析方法，研究非晶硅薄膜的光学、电学、热学和结构等性质，并评估其在光电子器件等应用中的适用性。
3. 薄膜结构调控：通过调整反应条件、添加掺杂元素或采用多组分混合气体，研究改变非晶硅薄膜微观结构和成分，以提高其性能和稳定性。
4. 应用研究：将非晶硅薄膜应用于太阳能电池、薄膜晶体管、液晶显示器等光电子器件中，并优化工艺和结构，以提高器件性能和稳定性。
5. 低温CVD：研究低温条件下非晶硅薄膜的制备方法，以适应一些对衬底材料有温度要求、或需要与其他材料复合的应用。
总之，常压CVD淀积非晶硅薄膜的研究旨在优化制备工艺、改善薄膜性质和结构，以及应用于光电子器件等领域。
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究
PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）氮化硅薄膜是一种常用的薄膜沉积技术，广泛应用于微电子行业中。
本文将对PECVD氮化硅薄膜的性质及工艺进行研究，并介绍其应用领域。
1. 化学性质：PECVD氮化硅薄膜的主要成分是硅和氮，其中硅的含量较高，常常超过50%。
氮化硅薄膜具有良好的化学稳定性，能够抵抗化学物质的侵蚀，具有较高的抗蚀性能。
2. 电学性质：PECVD氮化硅薄膜具有较高的绝缘性能，具有良好的电气绝缘性。
该薄膜的介电常数较低，一般在3-7之间，这使得氮化硅薄膜广泛应用于电子元件的绝缘层。
3. 机械性质：PECVD氮化硅薄膜具有较好的机械强度和硬度，可以在一定程度上提高基片的机械强度。
氮化硅薄膜还具有较高的抗剥离性，表面较为光滑。
4. 光学性质：PECVD氮化硅薄膜具有较高的光透过率，在可见光和近紫外光波段都具有较好的透过性。
氮化硅薄膜对紫外线的吸收较低，透明性较好，因此在光学元件中有广泛的应用。
PECVD氮化硅薄膜的制备工艺通常包括以下几个步骤：1. 基片处理：需要对基片进行清洗处理，以去除表面的杂质和有机物，使得基片表面干净、平整。
2. 薄膜沉积：在PECVD沉积装置中，以硅源气体（如SiH4）和氮源气体（如N2）为原料，通过高频电源激活气体产生等离子体。
然后将基片放置在等离子体上方，使得气体中的反应物与基片表面发生化学反应并沉积成薄膜。
3. 后处理：完成薄膜沉积后，对薄膜进行后处理，如退火、氧化等，以提高薄膜的化学性能和结构性能。
三、PECVD氮化硅薄膜的应用领域PECVD氮化硅薄膜由于其良好的绝缘和机械性能，以及较高的光透过性，因此在微电子行业中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 电子器件绝缘层：PECVD氮化硅薄膜可作为电子器件的绝缘层和封装层，用于提高器件的绝缘性能和机械强度。
在CMOS中，氮化硅薄膜可用作电阻层和高频电容器的绝缘层。
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第29卷 第12期2007年12月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y Vol.29 No.12 Dec.2007非晶硅薄膜PECV D 法制备与光学性质表征郝江波1,夏冬林1,姜 宏2,赵修建1(1.武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉430070;2.中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司,洛阳471009)摘 要: 在普通玻璃上采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD )方法制备氢化非晶硅薄膜,研究了在不同温度、压力、功率、H 2/SiH 4气体流量比等条件下氢化非晶硅的沉积速率,折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质。
实验结果表明非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小;在500nm 处吸收系数高达8.5×104cm -1,光学禁带宽度在1.60—1.78eV 之间变化。
关键词: 非晶硅薄膜; 折射率; 吸收系数; 光学禁带宽度中图分类号: O 766; TN 304文献标识码: A 文章编号:167124431(2007)1220055204R esearch on Preparation and Optical Properties of AmorphousSilicon Thin Films by PECV DHA O Jiang 2bo 1,X IA Dong 2li n 1,J IA N G Hong 2,ZHA O Xi u 2jian1(1.K ey Laboratory of Silicate Materials Science and Engineering of Ministry of Education ,Wuhan University ofTechnology ,Wuhan 430070,China ;2.China Luoyang Float G lass Group CoLtd ,Luoyang 471009,China )Abstract : Amorphous hydrogenated silicon was fabricated by plasma enhanced chemical deposition on glass.The thickness ,refractive index and extinctive index were calculated b y optical transmittance and reflection of the film ,which measured b y N K D7000w.The deposition rate of the film was studied at different tem perature ;pressure ,RF power and the ratio of H 2/SiH 4.It indicated that the deposition rate of hydrogenated amorphous silicon increased with the increasing of the tempera 2ture ,RF power ,pressure and the content of SiH 4.The refractive index of hydrogenated amorphous silicon increased with the increasing of the temperature.The refractive index and extinctive index of the film decrease with the increase incident li g ht wavelength.The absorption coefficient and optical bandgap of the film was evaluated.K ey w ords : a 2Si thin film ; refractive index ; absorption coefficient ; optical bandgap收稿日期:2007209208.基金项目:武汉市科技攻关(20061002037)和硅酸盐材料工程教育部重点实验室(武汉理工大学)开放基金(SYS JJ2005212).作者简介:郝江波(19812),男,硕士生.E 2mail :hjfb @氢化非晶硅薄膜具有高的光吸收系数、简单的制备工艺以及易于大面积生产而被广泛应用于制作大面积、高效率的薄膜太阳能电池[1,2];同时等离子化学气相沉积法制备技术具备对衬底温度要求低,易于在玻璃衬底上大面积制备的优点,这些制备优点使其在太阳能屋顶,太阳能玻璃幕墙等光伏与建筑结合方面具备很大的应用潜力。
氢化非晶硅太阳能电池制备的核心是本征层材料的控制,它要求本征氢化非晶硅薄膜必须具备沉积速率高、缺陷态密度低、对光吸收高,O 、N 、C 等杂质污染少等特点。
实验研究了在4×10-4Pa 真空条件下不同温度、压力、功率、H 2/SiH 4气体流量比等条件对非晶硅薄膜沉积速率的影响,并从辉光放电电子动力学、等离子化学、表面沉积动力学3个方面[325]对非晶硅的生长机理做了相应的讨论,同时对在不同衬底温度条件下制备的非晶硅薄膜的折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质进行了表征。
1 实 验采用PECVD 法在普通玻璃衬底上沉积非晶硅薄膜,沉积条件如下:射频电源频率13.56MHz ,本底真空4×10-4Pa ,极板间距2cm ,反应室直径20cm 。
反应气体SiH 4/H 2在(1∶1)—(1∶12)之间变化(反应气体纯度均为99.999%);衬底温度为150—400℃;沉积功率为20—100W ;工作气体压强40—200Pa 。
氢化非晶硅材料的透射光谱与反射光谱采用英国Aquila 公司生产的N KD7000w 薄膜分析系统进行测试,薄膜的厚度及光学常数采用其系统分析软件进行理论计算而得。
当入射光波长大于500nm 时,非晶硅属正常色散,因此折射率和消光系数可采用柯西模型拟合[6],得到与测试T 、R 相近的曲线,近似程度用均方差表示。
由此得到薄膜的厚度、折射率与消光系数的数值。
薄膜的沉积速率由厚度与沉积时间关系v =d/t 给出。
吸收系数由α(hv )=4πk/λ计算而得。
其中α(hv )表示吸收系数,它是光子能量hv 的函数,k 表示材料的消光系数。
光子能量与入射光波长关系满足hv =1240/λ。
根据近似公式(αhv )1/2=B (hv -Eg opt ),对横纵坐标分别为hv ,(αhv )1/2对应的曲线作切线,与横坐标相交所得截距大小即为光学禁带宽度Eg opt [7]。
2 结果与讨论2.1 氢化非晶硅薄膜的沉积速率PECVD 法沉积氢化非晶硅膜,受到反应室气压、基体温度、射频功率以及H 2/SiH 4稀释比等因素的影响。
以下采用单因素法,研究了各因素与沉积速率之间的变化关系,如图1—图4所示。
从图1可以看出,在反应室气压、基片温度、射频功率不变的情况下,随着H 2/SiH 4稀释比例增加,沉积速率逐渐下降;在H 2/SiH 4为4—6之间,沉积速率下降速率最快,随着稀释比的增加,沉积速率下降趋势逐渐变缓。
根据文献报道[8],在稀释比大于1时,随着氢稀释比的增加,反应物在基片的浓度降低,同时H 原子对膜层表面Si —Si 弱键的刻蚀作用增强,在表面形成Si —H 键进一步阻碍了Si —Si 键的形成,导致成膜速率下降。
图2表明,在H 2/SiH 4稀释比例、射频功率、基片温度不变的情况下,增大反应气压P ,薄膜生长速率增加;反应压力在120—150Pa 之间时,沉积速率增长最快,反应压力大于150Pa 后,沉积速率增加缓慢。
在射频功率一定时,极板间的电场强度变化不大,当反应气体压力较小时,反应气体SiH 4分子浓度较低,被电场加速的电子碰撞的几率小,所以产生的等离子体密度较小,因此沉积速率较小[9]。
当增加反应气体压力时,沉积速率相应地增加。
但是,当系统的压力增加时,同时使电子的平均自由程减小,加速电子的能量相应地减小,反应气体的电离率相应地减小,因此会表现为反应压力大于150Pa 后沉积速率增加的速度降低。
图3是H 2/SiH 4稀释比例、反应室气压、基片温度固定,改变射频功率P 时沉积速率的变化曲线。
从图3可以看出,随着射频功率的增加,沉积速率也相应地增加。
射频功率在20—40W 时增长趋势最为明显。
射频功率的增加使极板之间的电场增强,等离子体内电子密度和激子密度增加,这就使反应速率增加。
同时,射频功率增加,会增大对薄膜的刻蚀速率,导致沉积速率降低[9]。
当射频功率在20—40W 之间时,等离子体内电子和激子密度增加对沉积速率影响较强,刻蚀作用较弱,因此增长速率较快。
当再增大射频功率时,刻蚀作用影响程度加大,沉积速率增长放缓。
但整体而言,射频功率增加到100W 时,从图3中可以看出混合气体并没有完全离化,射频功率增加时,沉积速率仍有增加的趋势。
65 武 汉 理 工 大 学 学 报 2007年12月图4是H 2/SiH 4稀释比例、反应室气压、射频功率不变,改变基片温度T s 所得沉积速率变化曲线。
图4表明,在H 2稀释条件下,基片温度升高,非晶硅薄膜沉积速率加快。
当温度在150—200℃时,生长速率增长最快,200—300℃增速放缓,但当基片温度从300—400℃时生长速率的增速又加大。
根据非晶硅薄膜在基片表面的生长模型[10],基团先吸附在基片表面上,部分基团将在表面的扩散并在非晶硅网络结构上找到最佳的位置成键,另外的一部分则解吸附。
而扩散系数D s =va 20exp (-E s /k T );v 是基团的振动频率,a 0是跃迁距离,E s 是跃迁激活能。
基片温度升高,基团在表面的扩散系数增加,则基团在表面的成键几率增大,生长速率相应地增加。
2.2 氢化非晶硅薄膜的光学性质实验测试出在辉光气压为150Pa ,辉光功率为30W ,H 2/SiH 4为240/60(4∶1),衬底温度分别为150℃、200℃、250℃,沉积时间60min 所制备的氢化非晶硅薄膜折射率、消光系数、吸收系数与入射波长的关系。
由图5(a )、图5(b )、图5(c )3个样品的折射率曲线可以看出,当波长大于500nm 时,同一样品中的折射率随着入射光波长的增加而下降。
不同温度条件下,随着温度的升高,相同波长折射率呈下降趋势,即衬底温度越高,氢化非晶硅薄膜越致密,折射率也越大。