非晶/微晶相变域硅薄膜及其太阳能电池

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（VHF-PECVD）法，成功制备出从非晶到微晶过渡区 域的硅薄膜. 样品的微结构、光电特性及光致变化的测量结果表明这些处于相变域的硅薄膜 兼具非晶硅优良的光电性质和微晶硅的稳定性. 用这种两相结构的材料作为本征层制备了p- i-n太阳能电池，并测量了其稳定性. 结果在AM15(100mW/cm²) 的光强下曝光 800—5000min后，开路电压略有升高，转换效率仅衰退了29%. 关键词： 相变域硅薄膜 光电特性 太阳能电池     

热丝化学气相沉积技术低温制备多晶硅薄膜的结构与光电特性

以金属W和Ta为热丝，采用热丝化学气相沉积 ，在250℃玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜.研究了热丝温度、沉积气压、热丝与衬底间距等沉积参数对硅薄膜结构和光电特性的影响，在优化条件下获得晶态比X_c＞90%，暗电导率σ_d=10^-7—10-6Ω ^-1cm^-1，激活能E_a=0.5eV，光能隙E_opt≤1.3 eV的多晶硅薄膜. 关键词： 多晶硅薄膜 热丝化学气相沉积 光电特性     

光电变色器件用纳米晶氧化钛薄膜的微结构与特性

纳米晶TiO2薄膜在光电变色器件中具有很重要的作用。它的微结构直接影响染料的吸附、光的散射以及电荷输运的特性。因此，探索TiO2薄膜的微结构(如粒径、表面形貌和厚度等)及光电性能是非常有意义的。采用电子束蒸发工艺制备了光电变色器件用纳晶TiO2薄膜，利用原子力显微镜、X射线衍射、俄歇电子能谱等手段对纳米晶TiO2薄膜的表面形貌、结晶状态及组分进行了分析。从理论上研究和讨论了纳米晶TiO2薄膜晶粒尺寸对光电性能的影响，并用量子限制效应解释了吸收光谱峰值波长随粒径减小而发生蓝移的现象。     

相变域硅薄膜材料的光稳定性

采用RF-PECVD技术，通过改变反应气体的硅烷浓度制备了一系列不同晶化率不掺杂的硅薄膜材料，研究了工艺变化对材料结构的影响及材料光电特性同微结构的关系.随后进行了光衰退试验，在分析光照前后光电特性变化规律的基础上，认为材料中的非晶成分是导致材料光电特性衰退的主要原因.在靠近过渡区非晶一侧的硅材料比普通非晶硅稳定，衰退率较少；高晶化率微晶硅材料性能稳定，基本不存在光衰退；在靠近过渡区微晶一侧的硅材料虽然不是完全不衰退，但相比高晶化率硅材料来说更适合制备高效微晶硅电池. 关键词： 射频等离子体增强化学气相沉积 硅薄膜 Staebler-Wronski(SW)效应 稳定性     

用H-W-ECR CVD系统实现氢化非晶硅薄膜在氢气环境下同时进行化学热退火和光诱导退火的研究

为了研究氢化非晶硅薄膜的稳定性，我们设计了一个在原子氢气氛中热退火的同时进行光诱导退火的实验(TLAH)。实验装置是由传统的微波电子回旋共振化学气相沉积系统改造而成为热丝辅助微波电子回旋共振化学气相沉积系统。为了对这一退火方法进行比较，对样品还进行了热退火、热退火同时进行光诱导退火。同时，为了定量地分析光电导衰退，我们假设光电导衰退遵循扩展指数规律：1/σph=1/σs-(1/σs-1/σ0)exp[-(t/τ)β]，这里扩展指数参数β 和时间常数 τ 可从与 lnt 的线性关系中截距和斜率得到, 式中光电导饱和值σs可以通过在对数坐标系中表示的光电导和光照时间关系进行高斯拟合得到。实验结果显示：TLAH 方法可以提高氢化非晶硅薄膜的稳定性、改善其微结构和光电特性，同时还发现，光学带隙明显减小、荧光光谱显著地朝着低能方向移动。     

利用x射线小角散射技术研究微晶硅薄膜的微结构

采用x射线小角散射（SAXS）技术研究了由射频等离子体增强化学气相沉积（rf-PECVD）、 热丝化学气相沉积(HWCVD)和等离子体助热丝化学气相沉积(PE-HWCVD)技术制备的微晶硅（ μc-Si:H）薄膜的微结构.实验发现，在相同晶态比的情况下，PECVD沉积的μc-Si:H薄膜微 空洞体积比小，结构较致密，HWCVD沉积的μ-Si:H薄膜微空洞体积比大，结构较为疏松，PE -HWCVD沉积的μc-Si:H薄膜，由于等离子体的敲打作用，与HWCVD样品相比，微结构得到明 显改善.采用HWCVD二步法和PE-HWCVD加适量Ar离子分别沉积μc-Si:H薄膜，实验表明，微结 构参数得到了进一步改善.45°倾角的SAXS测量显示，不同方法制备的μc-Si:H薄膜中微空 洞分布都呈各向异性.红外光谱测量也证实了SAXS的结果. 关键词： 微晶硅薄膜 微结构 微空洞 x射线小角散射     

非晶微晶过渡区域硅薄膜的微区喇曼散射研究

通过改变氢气对硅烷气体的稀释程度,并保持其他的沉积参量不变,用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法成功地制备出处于非晶微晶相变过渡区域的硅薄膜样品.测量了样品的室温光电导和暗电导,样品的光电性能优越,在50mW·cm-2的白光照射下,光电导和暗电导的比值达到106.在室温下用微区喇曼谱研究了薄膜的微结构特性,用高斯函数对喇曼谱进行了拟合分析.结果表明,在我们的样品制备条件下,当H2和SiH4的流量比R较小时,样品表现出典型的非晶硅薄膜的结构特性;随流量比R的增大,薄膜表现出两相结构,其中的微晶成分随 关键词： 非晶硅 薄膜 喇曼散射 微结构     

掺杂N的浓度对SiC薄膜的光敏特性影响

在热丝化学汽相沉积（HFCVD）法制备SiC薄膜过程中，研究不同的N掺杂下制备样品的光敏特性．对薄膜在室温和较高温度（410℃）下进行光敏特性测试，结果表明，薄膜的制备工艺参量对其光敏特性有较大影响；较高温度下其敏感特性和室温下测试的结果大体一致；在合适条件下制备的薄膜对不同波长的光有较好的敏感特性．可以看出，SiC薄膜在研究高温光敏器件领域具有很好的应用前景．     

热丝加热电流对CH薄膜沉积速率和表面形貌的影响

 热丝辅助裂解法是结合气相沉积制备聚对二甲苯薄膜和热丝化学气相沉积而形成的一种制-CH薄膜的新方法。热丝辅助裂解法的最大特点就是在保持低衬底温度情况下可以获得高沉积速率，而热丝加热电流对薄膜沉积速率和薄膜表面形貌具有重要影响。研究表明，热丝加热电流越大，薄膜沉积速率越高，在加热电流9A时，薄膜沉积速率可达0.002mm/min，同时薄膜表面粗糙度随之增加，薄膜表面也开始出现其它元素污染，因此，一般热丝加热电流选择为7A附近。     

掺杂N的浓度对SiC薄膜的光敏特性影响(英文)

在热丝化学汽相沉积(HFCVD)法制备SiC薄膜过程中,研究不同的N掺杂下制备样品的光敏特性.对薄膜在室温和较高温度(410℃)下进行光敏特性测试,结果表明,薄膜的制备工艺参量对其光敏特性有较大影响;较高温度下其敏感特性和室温下测试的结果大体一致;在合适条件下制备的薄膜对不同波长的光有较好的敏感特性.可以看出,SiC薄膜在研究高温光敏器件领域具有很好的应用前景.     

Properties of a-Si:N:H films beneficial for silicon solar cells applications

Amorphous silicon-nitride thin films a-Si:N:H were obtained by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) method from SiH₄+NH₃ at 13.56 MHz. The process parameters were chosen to obtain the films of properties suitable for optoelectronic and mechanical applications. FTIR analysis of a-Si:N:H films indicated the presence of numerous hydrogen bonds (Si-H and N-H) which passivate structural defects in multicrystalline silicon and react with impurities. The morpho-logical investigations show that the films are homogeneous. The deposition of a-Si:N:H layers leads to the decrease in friction coefficient of used substrates. Optical properties were optimised to obtain the films of low effective reflectivity, large energy gap E_g from 2.4 to 2.9 eV and refractive index in the range of 1.9 to 2.2. Reduction of friction coefficient for monocrystalline silicon after covering with a-Si:N:H films was observed: from 0.25 to 0.18 for 500 cycles.     

Low cost wavelength filter of SiGe photodetector with a-Si:H capped layer

The strained Si_0.8Ge_0.2 film has been prepared onto Si substrate by using an ultrahigh-vacuum chemical vapor deposition system. A low cost wavelength filter of photodetector has been demonstrated for the first time. This filter was simply carried out by just inserting a 60 nm thick a-Si:H capped layer onto Si_0.8Ge_0.2 thin film. The room-temperature photoluminescence shows that the sample with Si_0.8Ge_0.2 layer has a tendency to shift wavelength into longer regime than that of Si substrate. The full width at half maximum (FWHM) was 185 nm for Si_0.8Ge_0.2 photodetector without a-Si:H capped. By inserting a 60 nm thick a-Si:H capped layer, the FWHM was narrowed into 97 nm. This demonstrates that the a-Si:H capped layer has an ability acted as wavelength filter in our study.     

氢稀释对FTS沉积a-Si:H薄膜结构特性的影响

采用对靶磁控反应溅射技术,以氢气作为反应气体在不同的氢稀释比条件下制备了氢化非晶硅薄膜.利用台阶仪、傅里叶红外透射光谱、Raman谱和紫外-可见光透射谱测量研究了不同氢稀释比对氢化非晶硅薄膜生长速率和结构特性的影响.分析结果发现,利用对靶磁控溅射技术能够实现低温快速沉积高质量氢化非晶硅薄膜的制备.随着氢稀释比不断增加,薄膜沉积速率呈现先减小后增大的趋势.傅里叶红外透射光谱表明,氢化非晶硅薄膜中氢含量先增大后变小.而Raman谱和紫外-可见光透射谱分析发现,氢稀释比的增加使氢化非晶硅薄膜有序度和光学带隙均先增大后减小.可见,此技术通过改变氢稀释比R能够实现氢化非晶硅薄膜结构的有效控制.     

Light induced microstructure transformation in a-Si：H films

A series of a-Si:H films are deposited by hot wire assisted microwave electron cyclotron resonant chemical vapour deposition (HW-MWECR-CVD), subsequently exposed under simulated illumination for three hours. This paper studies the microstructure change during illumination by Fourier Transformation Infrared (FTIR) spectra. There are two typical transformation tendencies of microstructure after illumination. It proposes a model of light induced structural change based on the experimental results. It is found that all samples follow the same mechanism during illumination, and intrinsic structure of samples affect the total H content.     

射频激发热丝化学气相沉积制备硅薄膜过程中光发射谱的研究

采用射频(rf)激发,在热丝化学气相沉积(HWCVD)制备微晶硅薄膜的过程中产生发光基元,测量了rf激发HWCVD (rf-HWCVD)的光发射谱,比较了相同工艺条件下rf-HWCVD和等离子体增强CVD(PECVD)的光发射谱,分析了rf功率、热丝温度和沉积气压对rf-HWCVD光发射谱的影响.结果表明,在射频功率<0.1W/cm²时,rf-HWCVD发射光谱反映了HWCVD高的气体分解效率和高浓度原子氢的特点,能够解释气压变化与微晶硅薄膜微结构的关系,是研究HWCVD气相过程的有 关键词： HWCVD OES 微晶硅     

化学气相沉积中影蔽效应对硅薄膜表面形貌和微结构的影响

采用斜入射热丝化学气相沉积技术(OAD-HWCVD),研究了气流入射角度(θ)对氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜表面和微结构的影响.实验发现,薄膜厚度为1μm时,均方根粗糙度与tanθ成指数关系;在入射角度为75°时,薄膜表面由自仿射表面转变为mound表面.采用拉曼谱和红外谱表征了硅薄膜的微结构随气流入射角度的变化.在薄膜转变为mound表面生长之前,随入射角度的增加,准局域的影蔽效应使得薄膜中微空洞的数目及尺寸增加,导致薄膜微结构因子升高、致密度下降、薄膜质量变差.在薄膜转变为mound表面生长之后,非局域的影蔽效应导致大尺度的空洞,同时薄膜中以Si-Hn(n 2)形式存在的氢增多.本文以非晶硅薄膜为例,结合标度理论,分析了薄膜生长过程中的表面形貌和微结构与影蔽效应的关系.     

Study on stability of hydrogenated amorphous silicon films

Hydrogenated amorphous silicon （a-Si：H） films with high and same order of magnitude photosensitivity （-10^5） but different stability were prepared by using microwave electron cyclotron resonance chemical vapour deposition system under the different deposition conditions. It was proposed that there was no direct correlation between the photosensitivity and the hydrogen content （CH） as well as H-Si bonding configurations, but for the stability, they were the critical factors. The experimental results indicated that higher substrate temperature, hydrogen dilution ratio and lower deposition rate played an important role in improving the microstructure of a-Si：H films. We used hydrogen elimination model to explain our experimental results.     

Optical and electronic properties of hydrogenated amorphous silicon films deposited by square-wave modulated RF discharges of silane-he mixtures

The optoelectronic properties of a-Si: H films deposited under very different plasma conditions have been studied as functions of the square-wave modulation frequency of a 13.56 MHz rf discharge. Results for two extreme deposition conditions are presented. At both high and low deposition rates, the modulation of the rf discharge results in a negligible effect or a deterioration of the film properties, particularly the photoconductivity which we have found to be the most sensitive parameter. At high deposition rates, modulation of the discharge at 10 Hz results in the incorporation of particles into the film which produce enhanced absorption in the film. Therefore, for our reactor configuration, the modulation of the discharge does not produce an improvement but rather a degradation of the film properties.