Formation mechanism of incubation layers in the initial stage of microcrystalline silicon growth by PECVD

The incubation layers in microcrystalline silicon films (\muc-Si:H) are studied in detail. The incubation layers in \muc-Si:H films are investigated by bifacial Raman spectra, and the results indicate that either decreasing silane concentration (SC) or increasing plasma power can reduce the thickness of incubation layer. The analysis of the in-situ diagnosis by plasma optical emission spectrum (OES) shows that the emission intensities of the SiH*(412\,nm) and H_\al (656nm) lines are time-dependent, thus SiH*/H_\al ratio is of temporal evolution. The variation of SiH*/H_\al ratio can indicate the variation in relative concentration of precursor and atomic hydrogen in the plasma. And the atomic hydrogen plays a crucial role in the formation of \muc-Si:H; thus, with the plasma excited, the temporal-evolution SiH*/H_\al ratio has a great influence on the formation of an incubation layer in the initial growth stage. The fact that decreasing the SC or increasing the plasma power can decrease the SiH*/H_\al ratio is used to explain why the thickness of incubation layer can reduce with decreasing the SC or increasing the plasma power.     

用直流磁控溅射法研制非晶硅太阳电池ZnO/Al背反射电极

本文首先在低温(140℃)和低功率下采用Zn:Al合金靶直流反应磁控溅射法研制ZnO:A1透明导电膜.然后在单结(glass/SnO2/pin/)或双结(glass/SnO2/pin/pin/)非晶硅电池上沉积约70～lOOnm厚的ZnO透明导电膜,最后再用电阻蒸发法沉积Al电极.实验获得了较好的n+/ZnO界面,实现了ZnO/Al背电极的增反作用,使电池的短路电流增加1～3mA/cm2,光电转化效率提高1～3;(绝对效率),小面积电池效率达到9.5;.     

MBE生长ZnO薄膜的结构和光学特性的研究

用等离子体源辅助分子束外延(P-MBE)方法在蓝宝石(0001)面上生长出了高质量的ZnO薄膜,并对其结构和发光特性进行了研究。在XRD中只观察到ZnO薄膜的(0002)衍射峰,其半高宽(FWHM)值为0.18°;而在共振Raman散射光谱中观测到1LO(579 cm-1 )和2LO(1 152 cm-1 )两个峰位,这些结果表明ZnO薄膜具有单一c轴取向和高质量的纤维锌矿晶体结构。在吸收光谱中观测到自由激子吸收和激子-LO声子吸收峰,这表明在ZnO薄膜中激子稳定的存在于室温,并且两峰之间能量间隔为71.2 meV,与文献上报道的ZnO纵向光学声子能量(71 meV)相符。室温下在光致发光光谱(PL)中仅观测到位于376 nm处的自由激子发光峰,而没有观测到与缺陷相关的深能级发射峰,表明ZnO薄膜具有较高的质量和低的缺陷密度。     

一维电介质-金属光子晶体的光学特性研究

利用传输矩阵方法,研究了一维电介质-金属光子晶体的光学特性,该光子晶体通过在Si/SiO₂组成的电介质型光子晶体中插入一定厚度Al层形成。计算结果表明,金属层的引入可以有效提高反射效率,[Si(46 nm)/SiO₂(60 nm)/Al(10 nm)/SiO₂(60 nm)]5结构的单位周期传输衰减从[Si(46 nm)/SiO₂(120 nm)]5的7.2 dB增大到了20 dB;可以得到更宽频率范围的全方向反射带隙,例如[Si(46 nm)/SiO₂(60 nm)/Al(30 nm)/SiO₂(60 nm)]5结构即可提供550 nm带宽的全方向反射;同时讨论了金属吸收、金属层厚度及插入位置对其光学特性的影响。这种电介质-金属光子晶体有望作为性能优异的光学反射镜得到应用。     

纯化器对VHF-PECVD制备的不同结构硅薄膜特性的影响

本文采用VHF-PECVD技术制备了不同结构的硅薄膜,分析研究了有、无纯化器对制备薄膜特性的影响.电学特性和结构特性测试结果表明:在10W的功率条件下,使用纯化器时制备的薄膜是光敏性满足非晶硅电池要求的材料,而在不使用纯化器时制备的材料是适用于太阳能电池有源层的纳米硅材料;在30W时,不使用纯化器制备薄膜的晶化明显增大,光敏性也相应的降低,50W的条件表现出相类似的结果,初步分析是氧引起的差别;激活能的测试结果也表明,使用纯化器会降低材料中的氧含量,即表现激活能相对大;另外,沉积速率的测试结果也给出:耗尽区所在位置与是否使用纯化器有很大关系.     

微晶硅薄膜纵向不均匀性的Raman光谱和AFM研究

本文研究了采用VHF-PECVD技术制备的微晶硅薄膜的纵向均匀性.喇曼测试结果显示:微晶硅薄膜存在着生长方向的结构不均匀,随厚度的增加,材料的晶化率逐渐变大;不同衬底其非晶孵化点是不一样的,对于同一种衬底,绒度大相应的晶化率就大,对应着孵化层的厚度小;AFM测试结果明显的给出:材料的结构随厚度增加发生变化.     

衬底温度对氢化微晶硅锗薄膜生长的影响

采用VHF-PECVD技术在玻璃衬底上沉积微晶硅锗薄膜.研究了衬底温度对微晶硅锗薄膜的微结构和光电特性的影响.结果表明:随着衬底温度的升高,微晶硅锗薄膜的生长速率减小,(220)晶向强度增强;而同一衬底温度下,锗浓度的增加将抑制薄膜(220)晶向的生长,通过相应地提高衬底温度可以解决这一问题.利用生长基团在薄膜生长表面的扩散理论对实验结果进行了解释.     

玻璃衬底上p型ZnO薄膜的制备

本文主要采用超声喷镀法在玻璃衬底上制备了N-Al共掺的p型ZnO薄膜.研究了前驱溶液的不同配比对薄膜电学、结构特性的影响.X射线衍射的结果显示:共掺与本征ZnO具有很相似的结晶特性.霍耳测试结果表明:随着Al原子掺入量的逐渐增加,制备ZnO的类型逐渐由n型转换成p型,进一步提高后又转换成n型,文中对其中的原因进行了讨论.在普通玻璃衬底上制备出了空穴浓度达到4.6×1018cm-3,同时迁移率和电阻率分别为0.4cm2·V-1·s -1、3.3Ω·cm的p型ZnO薄膜.     

溅射气压对镍铁氧化物催化薄膜在碱性溶液中析氧特性影响的研究

采用对靶直流磁控溅射设备制备镍铁氧化物催化薄膜,研究了溅射气压与催化薄膜的结构、表面形貌、过电位、电阻率及生长速率之间的关系.实验结果显示在溅射气压从0.5Pa到4.0Pa的范围内变化时,随溅射气压升高,材料晶化率降低,生长速率下降,过电位和电阻率都是先减小再增大;对用不同铁含量的镍铁合金靶制备的催化薄膜的极化特性比较发现,靶材中铁的含量越多过电位越小.     

亥姆霍兹线圈测量系统的测量原理及程序设计

叙述了利用磁通法建立亥姆霍兹线圈测量系统的测量原理,并将其应用于永磁体磁性能参数(Br,Hc,易磁化轴方向等)的测量.在利用现有高性能积分器的基础上,还给出了测量程序的设计方法,并利用此测量系统对BEPC永久四极磁铁模型所用磁块进行了测量.最后,就由于亥姆霍兹线圈机械偏差所带来的测量误差进行了讨论.