氢化硅薄膜的晶化机理研究

采用PECVD工艺制备了非晶,微晶和多形硅薄膜,研究了电极间热梯度对氢化硅薄膜结构的影响.根据拉曼光谱得到了微晶硅的晶化率,并在椭偏仪中用BEMA模型验证了其准确性.根据理论模型研究了热梯度对微晶和多形硅薄膜沉积机理的影响.研究薄膜厚度对晶化率的影响表明微晶薄膜底端和表面之间存在晶化梯度,而多形硅薄膜中无晶化梯度存在.采用Tauc-Lorentz模型拟合得到薄膜的结构参数表明非晶硅薄膜的致密度和有序度低,而多形硅和微晶硅薄膜的有序度、致密度相近,且明显高于非晶硅. 关键词： 氢化硅 晶化 热梯度 结构     

以非晶碳作硅基红外增透膜的实验研究

在室温下，用激光烧蚀石墨靶方法在单晶硅衬底表面沉积了不同厚度的非晶碳膜。对膜进行了表面形貌观察，测试并分析了膜的拉曼散射光谱和傅里叶变换红外光谱。发现膜同晶石墨杂质较少，观察到1200cm^-1附近的非晶金刚石拉曼峰，膜层在红外的光透过率高，在硅衬底上适宜于制作波长短于8μm的红外增透膜。     

纳米晶硅薄膜中氢含量及键合模式的红外分析

采用传统射频等离子体化学气相沉积技术在100—350℃的衬底温度下高速沉积氢化硅薄膜. 傅里叶变换红外光谱和Raman谱的研究表明,纳米晶硅薄膜中的氢含量和硅氢键合模式与薄膜的晶化特性有密切关系,当薄膜从非晶相向晶相转变时,氢的含量减少了一半以上,硅氢键合模式以SiH₂为主. 随着衬底温度的升高和晶化率的增加,纳米晶硅薄膜中氢的含量以及其结构因子逐渐减少. 关键词： 氢化纳米晶硅薄膜 红外透射谱 氢含量 硅氢键合模式     

一种新型硅基3C-SiC的生长方法及光谱学表征

采用LPCVD技术, 以CH4和H2混合气体为反应源气, 在n-Si（111）衬底上生长3C-SiC晶体薄膜。H2在反应过程中作为稀释气体和运输气体, CH4作为碳源, 硅源有衬底硅来提供。利用X射线衍射分析仪、场发射扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱分别研究3C-SiC薄膜的晶相结构、表面形貌及其光谱性质。结果表明此生长方法可以成功的成长出3C-SiC薄膜。     

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.     

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.     

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SiCl4-H2低温沉积多晶硅薄膜微结构的Raman分析

用拉曼散射谱研究以SiCl4 H2 为气源 ,用射频辉光放电等离子体增强化学气相沉积技术 ,在 2 0 0℃低温下沉积多晶硅薄膜的微结构特征 .结果表明 ,薄膜表层包含有大量微晶相的纳米硅晶粒和非晶相的硅聚合物 ,随射频功率增加 ,晶相结构的成分增大 .另一方面 ,深度拉曼谱分布的研究也显示薄膜的晶化度和晶粒尺度随纵向深度的增加逐渐增大 .因此可以认为 ,在多晶硅薄膜生长的最初阶段 ,空间反应过程对低温晶化起重要作用 .     

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     

高氢稀释制备微晶硅薄膜微结构的研究

采用高氢稀硅烷热丝化学气相沉积方法制备氢化微晶硅薄膜.其结构特征用Raman谱，红外透射谱，小角X射线散射等来表征.结果表明微晶硅的大小及在薄膜中的晶态比χ_c随氢稀释度的提高而增加.而从红外谱计算得到氢含量则随氢稀释度的增加而减少.小角X射线散射结果表明薄膜致密度随氢稀释度的增加而增加.结合红外谱和小角X射线散射的结果讨论与比较了不同相结构下硅网络中H的键合状态.认为随着晶化的发生和晶化程度的提高H逐渐移向晶粒表面，在硅薄膜中H的存在形式从以SiH为主向SiH₂ 关键词：     

HW-MWECR-CVD法制备氢化微晶硅薄膜及其微结构研究

用热丝辅助微波电子回旋共振化学气相沉积方法制备出高晶化体积分数的氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜.拉曼散射和X射线衍射技术对样品的微观结构测量分析表明，当反应气体中SiH₄浓度在3.6%—50%之间大范围变化时，μc-Si:H薄膜均具有高的晶化体积分数.进一步的分析表明，在SiH₄浓度较大时制备的薄膜，其结构以非晶-微晶的过渡相为主.薄膜易于晶化或生长为过渡相的主要原因是微波电子回旋共振使SiH₄气体高度分解，等离子体高度电离. 关键词： 微波电子回旋共振化学气相沉积 氢化微晶硅薄膜 拉曼散射 X射线衍射     

微晶硅薄膜带隙态及微结构的研究

研究了氢化微晶硅薄膜费米能级以上的带隙态密度分布与薄膜微结构关系.采用拉曼谱和红外谱表征不同H稀释比制备的微晶硅薄膜的微结构.薄膜带隙态密度分布由调制光电流的相移分析技术测得.采用三相模型（非晶相、晶相和界面相）分析了薄膜带隙态密度与薄膜微结构的关系.结果表明,材料的带隙态密度随着界面相的增加而增加,当界面体积分数达到最大时,薄膜的带隙态密度也最大,即材料的带隙态密度与界面体积分数正相关. 关键词： 带隙态 界面相 微晶硅 调制光电流     

Growth characteristics of amorphous-layer-free nanocrystalline silicon films fabricated by very high frequency PECVD at 250 ℃

Amorphous-layer-free nanocrystalline silicon films were prepared by a very high frequency plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) technique using hydrogen-diluted SiH4 at 250 C.The dependence of the crystallinity of the film on the hydrogen dilution ratio and the film thickness was investigated.Raman spectra show that the thickness of the initial amorphous incubation layer on silicon oxide gradually decreases with increasing hydrogen dilution ratio.High-resolution transmission electron microscopy reveals that the initial amorphous incubation layer can be completely eliminated at a hydrogen dilution ratio of 98%,which is lower than that needed for the growth of amorphous-layer-free nanocrystalline silicon using an excitation frequency of 13.56 MHz.More studies on the microstructure evolution of the initial amorphous incubation layer with hydrogen dilution ratios were performed using Fourier-transform infrared spectroscopy.It is suggested that the high hydrogen dilution,as well as the higher plasma excitation frequency,plays an important role in the formation of amorphous-layer-free nanocrystalline silicon films.     

Silicon rich silicon oxide films deposited by radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition method: Optical and structural properties

Silicon rich silicon oxide films have been deposited by plasma enhanced chemical vapour deposition using a gas mixture of silane, carbon-di-oxide and hydrogen. Silicon nanocrystals formations in the as deposited silicon rich silicon oxide films have been detected by high resolution transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, Raman scattering and X-ray diffraction studies. Structural changes under different deposition condition have been studied by Fourier transform infrared spectroscopy. The oxygen and hydrogen bonding configurations have been obtained from Fourier transform infrared spectroscopy. Room temperature photoluminescence spectra have been observed for the as deposited films. The structural properties together with photoluminescence spectra allowed us to gain insight about the Si nanocrystal formation.     

Microstructure of hydrogenated silicon thin films prepared from silane diluted with hydrogen

We report results obtained from FTIR and TEM measurements carried out on silicon thin films deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) from silane diluted with hydrogen. The hydrogen content, the microstructure factor, the mass density and the volume per Si-H vibrating dipoles were determined as a function of the hydrogen dilution. Hydrogen dilution of silane results in an inhomogeneous growth during which the material evolves from amorphous hydrogenated silicon (a-Si:H) to microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si:H). With increasing dilution the transition from amorphous to microcrystalline phase appears faster and the average mass density of the films decreases. The μc-Si:H films are mixed-phase void-rich materials with changing triphasic volume fractions of crystalline and amorphous phases and voids. Different bonding configurations of vibrating Si-H dipoles were observed in the a-Si:H and μc-Si:H. The bonding of hydrogen to silicon in the void- and vacancy-dominated mechanisms of network formation is discussed.     

镶嵌有纳米硅的氮化硅薄膜键合特性分析

采用螺旋波等离子体化学气相沉积(HWPCVD)技术制备了非化学计量比的氢化氮化硅薄膜,对所沉积样品及氮气环境中920 ℃退火样品的微观结构及键合特性进行了分析。Raman散射结果表明,薄膜中过量硅以非晶纳米粒子形式存在,退火样品呈现纳米晶硅和氮化硅的镶嵌结构。红外吸收和可见光吸收特性比较结果显示,薄膜样品的微观结构依赖于化学计量比以及退火过程,硅含量较低样品因高的键合氢含量而表现出低的纳米硅表面缺陷态密度;退火过程将引起Si—H和N—H键合密度的减少,因晶态纳米颗粒的形成,退火样品表现出更高的结构无序度。