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     

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。     

氢化非晶硅薄膜中氢含量及键合模式的红外分析

Fourier红外透射(FTIR)谱技术是研究氢化非晶硅（a-Si∶H）薄膜中氢的含量（CH）及硅—氢键合模式（Si-Hn）最有效的手段.对用等离子体化学气相沉积（PCVD）方法在不同的衬底温度（Ts）下制备出的氢化非晶硅薄膜，通过红外透射光谱的基线拟合、高斯拟合分析，得到了薄膜中的氢含量，硅氢键合模式及其组分，并分析了这些参量随衬底温度变化的规律.     

氮化硅薄膜中纳米非晶硅颗粒的键合结构及光致发光

采用螺旋波等离子体化学气相沉积技术以N₂/SiH₄/H₂为反应气体制备了镶嵌有纳米非晶硅颗粒的氢化氮化硅薄膜,通过改变N₂流量实现了薄膜从红到蓝绿的可调谐光致发光.傅里叶红外透射和紫外-可见光吸收特性分析表明,所生长薄膜具有较高的氢含量,N₂流量增加使氢的键合结构发生变化,非晶硅颗粒尺寸减小,所对应的薄膜的光学带隙逐渐增加和微观结构有序度减小.可调光致发光(PL)主要来源于纳米硅颗粒的量子限制效应发光,随N₂流量增加,PL的谱线展宽并逐渐增强. 关键词： 傅里叶红外透射谱 光吸收谱 纳米硅粒子镶嵌薄膜 光致发光     

不同退火温度下晶化硅薄膜的电学输运性质

采用等离子体化学气相沉积技术制备氢化非晶硅薄膜,经过不同温度下的热退火处理,使薄膜由非晶结构向晶化结构转变,得到含有纳米晶粒的晶化硅薄膜.在晶化过程中,采用Raman技术对样品的结构进行表征.通过变温电导率的测试,对薄膜的电学输运性质进行了分析.研究结果表明：退火温度为700 ℃时,样品中开始有纳米晶形成,随着退火温度的增加,样品的晶化比增大,在1000 ℃时,薄膜的晶化比达到90%以上.在700 ℃退火时,薄膜中晶化成分较低,载流子的传输特性主要受到与硅悬挂键有关的缺陷态影响,表现为带尾定域态的跳跃电导 关键词： 氢化非晶硅 退火 纳米硅 电输运     

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.     

微量掺碳nc-SiC:H薄膜用于p-i-n太阳电池的窗口层

采用等离子增强化学气相沉积方法(PECVD)制备了微量掺碳的p型纳米非晶硅碳薄膜(p-nc-SiC：H)，反应气体为硅烷和甲烷，掺杂气体采用硼烷，沉积温度分别采用333K，353K和373K.测量结果表明随着沉积温度增加和碳含量的增加，薄膜的光学带隙增加；薄膜具有较宽的带隙和较高的电导率，同时有较低的激活能(0.06eV).Raman和XRD测量结果表明薄膜存在纳米晶.优化的p型纳米非晶硅碳薄膜作为非晶硅p-i-n太阳电池的窗口层，使得太阳电池的开路电压达到0.94V. 关键词： 光学带隙 纳米硅 薄膜 太阳能电池     

p型纳米硅与a-Si∶H不锈钢底衬nip太阳电池

报道了选用厚度为0.05mm的不锈钢箔作衬底,B掺杂P型氢化纳米硅作窗口层,制备成功开路电压和填充因子分别达到0.90V和0.70的nip非晶硅基薄膜单结太阳电池.UV VIS透射谱和微区Raman谱证实所用p层具有典型氢化纳米硅的宽能隙和含有硅结晶颗粒的微结构特征.明确指出导致这种氢化纳米硅能隙展宽的物理机制是量子尺寸效应.     

氧掺入对纳米硅薄膜微结构及能带特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了富硅氧化硅薄膜,利用XRD衍射仪,傅里叶变换红外透射光谱仪以及紫外-可见光分光光度计分析了氧掺入对薄膜微观结构以及能带特性的影响。结果表明,随着氧掺入比(CO₂/SiH₄)的增加,薄膜晶粒尺寸减小,晶化度降低,纳米硅(nc-Si)表面的张应力先增加后减小。红外吸收谱分析表明,氧掺入比增加导致薄膜内氧含量增高,富氧Si—O键合密度增加,富硅Si—O键合密度降低。同时,薄膜结构因子减小,有序度增大,薄膜微观结构得到改善。当氧掺入比大于0.08时,薄膜结构因子增大,有序度降低。此外,氧掺入增加导致薄膜带隙不断增加,带尾宽度呈现先减小后增大的趋势。因此,通过氧掺入可以调节纳米硅薄膜微观结构及能带特性,氧掺入比为0.08时,薄膜具有高晶化度和较宽的带隙,微观结构得到有效改善,可用作薄膜太阳能电池的本征层。     

Influences of hydrogen dilution on microstructure and optical absorption characteristics of nc-SiO_x:H film

By using the plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) technique, amorphous silicon oxide films containing nanocrystalline silicon grain(nc-Si O x:H) are deposited, and the bonding configurations and optical absorption properties of the films are investigated. The grain size can be well controlled by varying the hydrogen and oxygen content,and the largest size is obtained when the hydrogen dilution ratio R is 33. The results show that the crystallinity and the grain size of the film first increased and then decreased as R increased. The highest degree of crystallinity is obtained at R = 30.The analyses of bonding characteristics and light absorption characteristics show that the incorporation of hydrogen leads to an increase of overall bonding oxygen content in the film, and the film porosity first increases and then decreases. When R = 30, the film can be more compact, the optical absorption edge of the film is blue shifted, and the film has a lower activation energy.     

生长温度对ZnO薄膜晶体质量和发光特性的影响

采用激光脉冲沉积法在Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,衬底温度分别为室温,200℃,300℃,400℃和500℃.用X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜对薄膜的微结构进行了测量,并测量了室温下薄膜的光致发光特性.结果表明,300℃时.ZnO具有最佳择优取向,随着衬底温度升高.衍射峰半峰全宽减小,薄膜晶粒尺寸增大,400℃时,薄膜具有各向等大的品粒尺寸.同时拉曼谱结果显示,薄膜内部的缺陷随衬底温度变化无明显差别,应力表现为张应力,400℃时应力最小,紫外发光峰在衬底温度为400℃时最强,而黄绿光带最弱.在减少薄膜缺陷,提高择优长向和晶粒尺寸的同时.使晶粒横向尺寸和纵向尺寸尽可能相同,可极大提高薄膜的发光特性.     

氮流量在高氢氛围中对富硅氮化硅薄膜材料结构及其发光特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以N₂掺入到SiH₄和H₂的沉积方式,分别在玻璃和N型单晶硅片(100)衬底上制备富硅氮化硅薄膜。通过紫外-可见光吸收光谱、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR光谱)、拉曼光谱和光致发光谱(PL谱)分别表征掺氮硅薄膜材料的带隙、结构及其发光特性的变化。结果表明：在氢气的氛围中,随着氮气流量的增加,氢原子能够对薄膜缺陷起到抑制作用,并使较低的SiH₄/N₂流量比下呈现富硅态,但却不利于硅团簇的形成。随着氮原子的掺入,Si—N键的含量增大,带隙增大,薄膜内微结构的无序度也增大,薄膜出现了硅与氮缺陷相关的缺陷态发光;随着氮原子进一步增加,出现了带尾态发光,进一步讨论了发光与结构之间的关联。这些结果有助于采用PECVD制备富硅氮化硅对材料发光与结构特性的优化。     

氢稀释制备的非晶碳膜的绿光和蓝光发射

在电容耦合式PECVD系统中,以CH4和H2为气源,通过控制H2的流量制备了一系列氢化非晶碳膜（a-C:H)样品。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、光致发光谱（PL）和吸收谱对a-C:H膜的结构及光学性质进行了研究。结果表明：氢稀释可以在一定程度上减少碳的sp^2团簇的形成,增大它的光学带隙,并改变薄的微结构。与此同时,光致发光峰随郑 光学带隙的增大而蓝移;当光学带隙增大2．72eV时,出现了2．4eV（绿光）和2．97eV(蓝光）组成的发光峰。     

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.     

溅射制备非晶氮化镓薄膜的光学性能

采用直流磁控溅射方法在不同的氩气-氮气（Ar-N₂）气氛中制备了非晶氮化镓（a-GaN）薄膜. X射线衍射分析（XRD）和拉曼光谱（Raman）表明薄膜具有非晶结构. 通过椭偏光谱（SE）得到薄膜的折射率和厚度都随着氩气分量的增多而增大. 紫外—可见光谱（UV-Vis）的测量得到,当氩气分量R,即Ar/（Ar+N₂）,为0%时,薄膜的光学带隙为3.90eV,比晶体GaN （c-GaN） 的较大,这主要是由非晶结构中原子无序性造成的;而当R关键词： 非晶氮化镓 溅射 光学带隙 带尾态     

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiN_x薄膜的Si–N, Si–H, N–H键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiN_x薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiN_x薄膜内Si–H和N–H键断裂后主要形成Si–N键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内Si–H和N–H键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N₂与SiN_x薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数. 关键词： x薄膜')" href="#">SiN_x薄膜 Fourier变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱 键合结构     

Influence of substrate temperature on growth of a-Si:H films by reactive facing target sputtering deposition

Hydrogenated amorphous silicon(a-Si:H) films were deposited by reactive facing target sputtering(FTS) technique with a mixture of Ar and H2 reaction gas.Fourier transform infrared(FTIR) absorption,Raman scattering and ultraviolet-visible optical absorption are used to investigate the microstructure and optical properties of the deposited films.The decrease of the concentration of bonded hydrogen,especially that of(Si-H2)n with increasing substrate temperature(Ts),was observed in FTIR spectra,suggesting the ...     

Influence of deposition temperature on amorphous structure of PECVD deposited a-Si:H thin films

The effect of deposition temperature on the structural and optical properties of amorphous hydrogenated silicon (a-Si:H) thin films deposited by plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD) from silane diluted with hydrogen was under study. The series of thin films deposited at the deposition temperatures of 50–200°C were inspected by XRD, Raman spectroscopy and UV Vis spectrophotometry. All samples were found to be amorphous with no presence of the crystalline phase. Ordered silicon hydride regions were proved by XRD. Raman measurement analysis substantiated the results received from XRD showing that with increasing deposition temperature silicon-silicon bond-angle fluctuation decreases. The optical characterization based on transmittance spectra in the visible region presented that the refractive index exhibits upward trend with increasing deposition temperature, which can be caused by the densification of the amorphous network. We found out that the scale factor of the Tauc plot increases with the deposition temperature. This behaviour can be attributed to the increasing ordering of silicon hydride regions. The Tauc band gap energy, the iso-absorption value their difference were not particularly influenced by the deposition temperature. Improvements of the microstructure of the Si amorphous network have been deduced from the analysis.