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.     

γ射线辐照对类金刚石薄膜中氢含量的影响

用射频等离子体方法在玻璃基底上制备了类金刚石 (DLC)薄膜。采用拉曼光谱、可见紫外近红外光谱、红外光谱等手段对经γ射线 (其平均能量为 1 2 5MeV)辐照后的类金刚石薄膜中氢含量及其变化进行了分析。结果表明 ,随γ射线辐照剂量的增加 ,薄膜中SP3C H键数量明显减少 ,与此同时 ,薄膜中氢含量也随之减少。当辐照剂量达 1× 10 5Gy时 ,SP3C H键减少了约 5 0 %。利用光学带隙数据、完全抑制网络 (FCN)理论及相关计算得出膜中氢含量为 10 %～ 2 5 % ,且其含量随辐照剂量的增加而减少。随辐照剂量增加 ,类金刚石薄膜附着力增加及红外透过率的降低进一步验证了上述结论的正确性。     

氧分压对溅射制备氧化镓薄膜结构及光学带隙的影响

在不同氧分压η(η=O2/[Ar+O2])实验条件下,通过直流反应溅射制备了氧化镓薄膜,然后在真空环境下进行高温再结晶热处理.用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)研究了氧分压η对光学带隙Eg的影响.X射线衍射(XRD)和共聚焦拉曼散射光谱(Raman Scattering)分析显示:经900℃高温热处理后,薄膜呈结晶β相氧化镓,且晶粒尺寸随着氧分压的逐渐增加而变大.室温下由UV-Vis测试薄膜透过率并利用Tauc公式计算得到样品的光学带隙Eg在4.68—4.85 eV之间,且随氧分压η的逐渐增加而变大.     

沉积压力对氢化非晶硅薄膜特性的影响

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)系统,以乙硅烷和氢气为气源,普通钠钙玻璃为衬底制备了氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜,研究了沉积压力对非晶硅薄膜的沉积速率、光学带隙以及结构因子的影响。采用台阶仪、紫外可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜等手段分别表征了a-Si∶H薄膜的沉积速率,光学带隙、结构因子和表面形貌。结果表明： 随着沉积压力的增加,沉积速率呈现先上升后下降的趋势,光学带隙不断下降。当沉积压力小于210 Pa时,以SiH键存在的H原子较多,而以SiH₂或SiH₃等形式存在的H较少; 当沉积压力大于210 Pa时,以SiH₂,(SiH₂)_n或SiH₃等形式存在的H较多。通过结构因子的计算,发现沉积压力在110～210 Pa的范围内沉积的薄膜质量较好。     

氢稀释对多晶硅薄膜结构特性和光学特性的影响

以SiCl₄和H₂为气源，用等离子体增强化学气相沉积技术，在250℃的低温下，研究氢稀释度对多晶硅薄膜结构特性的影响.实验结果表明，对于以SiCl₄和H₂组成的反应源气体，氢对薄膜生长特性的影响有异于SiH₄/H₂，在一定功率下，薄膜的晶化率随氢稀释度的减小而增加，在一定的氢稀释度下薄膜晶化度达到最大值85％；随着氢稀释度的继续减小，薄膜晶化度迅速下降，并逐渐向非晶态结构转变.随氢稀释度的减小，薄膜的光学带隙由 1.5eV减小至约1.2eV，而后增大至1.8eV.沉积速率则随氢稀释度的减小先增加后减小，在无氢条件下，无薄膜形成.在最佳氢稀释度条件下，Cl基是促进晶化度提高，晶粒长大的一个主要因素. 关键词： 多晶硅薄膜 微结构 氢稀释 4')" href="#">SiCl₄     

氮分压对氮化铜薄膜结构及光学带隙的影响

在不同的氮分压r(r=N₂/［N₂+Ar］)和射频功率P下，使用反应射频磁控溅射法，在玻璃基片上制备了氮化铜薄膜样品.用台阶仪测得了薄膜的厚度，用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对薄膜的表面形貌、结构及光学性质进行了表征分析.结果表明，薄膜的沉积速率随P和r的增加而增大.薄膜表面致密均匀，晶粒尺寸为30nm左右.随着r的增加，薄膜颗粒增大，且薄膜由(111)晶面转向(100)晶面择优生长.薄膜的光学带隙E_g在1.47—1.82eV之间，随r的增加而增大. 关键词： 氮化铜薄膜 反应射频磁控溅射 晶体结构 光学带隙     

沉积参数对碳氮化硅薄膜化学结构及光学性能的影响

利用微波电子回旋共振（MW ECR）等离子体增强非平衡磁控溅射法制备了碳氮化硅（SiCN）薄膜。研究结果表明：硅靶溅射功率和氮气流量对薄膜化学结构、光学、力学等性能有很大影响。傅里叶变换红外光谱（FT IR）和X射线光电子能谱（XPS）表征显示，随着硅靶溅射功率由150W增加到350W，薄膜中C Si N键含量由14.3%增加到43.6％; 氮气流量的增大（2～15sccm）易于形成更多的sp2C＝N键和sp1C≡N键。在改变硅靶溅射功率和氮气流量的条件下，薄膜光学带隙最大值分别达到2.1eV和2.8eV。     

稳定、优质nc-Si/a-Si:H薄膜的研制和特性分析

利用等离子体增强化学气相沉积技术研制出了优质稳定的氢化非晶-纳米晶两相结构硅薄膜.薄膜的光电导率相对于器件质量的非晶硅有两个数量级的提高；光敏性也较好，光、暗电导比可以达到１０⁴，此外薄膜的光电导谱具有更宽的长波光谱响应.更为重要 的是薄膜的光致退化效应远小于典型的非晶硅薄膜，在光强为５０ｍW／ｃｍ²的卤钨灯光 照２４h后，光电导的衰退小于１０％.这种薄膜优良的光电性能源于薄膜中的非晶母体的存在使其在 光学跃迁中的动量选择定则发生松弛，因而具有大的光学吸收系数和 关键词： 非晶硅 微结构 光致变化     

a-Si:H薄膜的表面光电压谱和光电化学特性研究

采用表面光电压谱和光电化学方法，对不同掺杂类型的氢化非晶硅(s-Si:H)薄膜的光伏响应和光电化学特性进行了研究，测定了a-Si:h薄膜的能带结构，为a-Si:H薄膜在太阳能电池上的应用提供了有用的基础数据和简单光伏测量方法。     

用分光光度法研究非晶硅薄膜的光学性质

提出了一种测量薄膜透射光谱的方法.该方法用自制的夹具改进了分光光度计,保证了在测量大小不同的样品时参考光的强度和入射到待测样品上光的强度相同.利用改进后的分光光度计测量了沉积在玻璃衬底上非晶硅薄膜的透射光谱,并对透射光谱进行了拟合和计算,确定出非晶硅薄膜的光学常量和厚度.     

氢稀释对纳米晶硅薄膜晶化特性的影响及薄膜生长机理

以SiH₄与H₂作为前驱气体,采用射频等离子增强化学气相沉积技术制备了纳米晶硅薄膜.利用Raman散射和红外吸收光谱等技术,对不同氢稀释比条件下薄膜的微观结构和键合特性进行了研究.结果表明,随着氢稀释比增加,薄膜的晶化率明显提高,而氢稀释比过高时,薄膜晶化率呈现减少趋势.红外吸收光谱分析表明,纳米晶硅薄膜中氢的键合模式与薄膜的晶化特性密切相关.随着氢稀释比增加,薄膜中整体氢含量和SiH₂键合密度明显减少,而在高氢稀释比条件下,氢稀释比增加导致薄膜中SiH₂键合密度和整体氢含量增加.     

氢稀释对纳米晶硅薄膜晶化特性的影响及薄膜生长机理

以SiH4与H2作为前驱气体,采用射频等离子增强化学气相沉积技术制备了纳米晶硅薄膜.利用Raman散射和红外吸收光谱等技术,对不同氢稀释比条件下薄膜的微观结构和键合特性进行了研究.结果表明,随着氢稀释比增加,薄膜的晶化率明显提高,而氢稀释比过高时,薄膜晶化率呈现减少趋势.红外吸收光谱分析表明,纳米晶硅薄膜中氢的键合模式与薄膜的晶化特性密切相关.随着氢稀释比增加,薄膜中整体氢含量和SiH2键合密度明显减少,而在高氢稀释比条件下,氢稀释比增加导致薄膜中SiH2键合密度和整体氢含量增加.     

氢化非晶硅叠层薄膜对单晶硅表面钝化研究

采用等离子体增强化学气相沉积法生长的单层本征氢化非晶硅薄膜对单晶硅片进行钝化,结果表明增加氢稀释比有利于减少薄膜中的缺陷,增强钝化效果,过量的氢稀释比会导致非晶硅在硅片表面的外延晶化生长,降低钝化效果。退火导致非晶硅晶化程度增加,降低了钝化效果,同时退火提升了薄膜的质量,改变了H键合方式,增强了钝化效果。因此,单层氢化非晶硅只有在合适的氢稀释比和退火温度才可以获得最佳钝化效果。为了提高非晶硅薄膜对硅片的钝化效果,采用具有高低氢稀释比的叠层本征非晶硅薄膜对硅片进行钝化。因此将高氢稀释比沉积的非晶硅薄膜叠层生长于低氢稀释比的薄膜之上,避免非晶硅在硅片表面的外延生长。在退火过程中,高氢稀释比薄膜中的氢扩散到低氢稀释比薄膜中,有效地钝化了非晶硅中和单晶硅表面的悬挂键,改善了非晶硅/硅片的界面质量,叠层钝化后硅片的少子寿命为7.36 ms,隐含开路电压为732 mV。     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数|通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率|利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合,给出了a-Si:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性,将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较,结果显示两条曲线基本重合,可见这是确定a-Si:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.     

Transport and stability studies on high band gap a-Si:H films prepared by argon dilution

Device quality hydrogenated amorphous silicon films (a-Si:H) are deposited at a high deposition rate (4–5 Å/s) using a mixture of argon and hydrogen-diluted silane. The films exhibit good opto-electronic properties and show less degradation upon light soaking. Light-induced changes in conductivity could be annealed at much lower temperature. The presence of Ar^* and atomic hydrogen in plasma replaces the weak Si-Si bonds, which are responsible for light-induced degradation by strong Si-Si bonds. This results in the improved stability of the films.     

Structural, optical and electrical properties of amorphous silicon thin films prepared by sputtering with different targets

Amorphous silicon (a-Si) films were prepared by sputtering method with polycrystalline and monocrystalline silicon targets. Structural, optical and electrical properties of the a-Si films have been systematically studied. The deposition power is from 100 to 200 W. Compared with the a-Si films deposited by using monocrystalline silicon target, the a-Si films prepared with polycrystalline silicon target exhibit better growth property, similar optical band gap, and own the highest mobility of 1.658 cm²/Vs, which make a good match with the optimal window of optical band gap for a-Si solar cells. The results indicated that the polycrystalline silicon target is superior to the monocrystalline silicon target when used to prepare a-Si films as the intrinsic layer in a-Si solar cells.     

Optical properties of arrays of Si nanopillars on the (1 0 0) surface of crystalline Si

We studied Si nanopillars arrays interesting for potential applications in both photonics and electronics. Two types of the Si nanopillars arrays were investigated. The first type is a regular array (square lattice with the spacing of 270 nm) made up of nanopillars with diameters of 60–70 nm (non-quantum nanopillars). Polarized reflection spectra displaying photonic band gap features and the corresponding photonic band structures were studied. The second type is a non-regular array made up of nanopillars with diameters of 10–20 nm (quantum nanopillars). Enhancement of the optical phonon Raman band, change of selection rules and a low-frequency shift of 0.5 cm⁻¹ of the band corresponding to the quantum size effect in Si cylinders with average diameter 15 nm were observed for the quantum nanopillars.