非晶硅薄膜的低温快速晶化及其结构分析

在镀铝的廉价玻璃衬底上高速沉积的非晶硅薄膜在不同的温度下退火10min.退火温度为500℃时,薄膜表面形成了硅铝的混合相,非晶硅薄膜开始呈现了晶化现象 退火温度为550℃时,大部分(约80%)的非晶硅晶化为多晶硅,平均晶粒尺寸为500nm 退火温度为600℃时,几乎所有的非晶硅都转化为多晶硅,其平均晶粒尺寸约为15μm.     

金属诱导低温制备多晶硅薄膜工艺新进展

多晶硅薄膜由于兼具稳定性、高光敏性、便于大面积沉积等优势成为目前光伏领域的研究热点.本文综述了近几年金属诱导非晶硅薄膜晶化的新工艺,介绍了各种工艺条件对多晶硅薄膜材料的结构、金属含量的调控规律.最后展望了未来的发展趋势.     

溶液法铝诱导晶化制备多晶硅薄膜

采用铝（Al）盐溶液作为诱导源进行了非晶硅晶化成多晶硅的研究.光学显微镜观测与Raman光谱分析表明,合适配比的铝盐溶液能够将非晶硅予以诱导晶化.采用剥层XPS测试分析,探究了Al盐溶液与硅表面可能的化学反应以及随之发生的硅-铝层交换的过程.最后对溶液法诱导晶化的机理进行了讨论. 关键词： 铝诱导晶化 多晶硅薄膜 溶液法     

非晶硅薄膜的低温快速晶化及其结构分析

在镀铝的廉价玻璃衬底上高速沉积的非晶硅薄膜在不同的温度下退火10min.退火温度为500℃时,薄膜表面形成了硅铝的混合相, 非晶硅薄膜开始呈现了晶化现象;退火温度为550℃时,大部分(约80%)的非晶硅晶化为多晶硅,平均晶粒尺寸为500nm;退火温度为600℃时,几乎所有的非晶硅都转化为多晶硅,其平均晶粒尺寸约为1.5μm.     

脉冲激光晶化非晶硅薄膜的有限差分模拟

 根据热传导原理,建立了脉冲激光晶化非晶硅薄膜的理论模型。运用有限差分方法研究了不同激光波长、能量密度等因素对薄膜温度变化及相变过程的影响。计算了不同波长激光器对厚度500 nm非晶硅晶化的阈值能量密度。结果发现,准分子晶化的阈值能量密度最低,但是在同样的能量密度下,熔融深度却不及使用更长波长的激光器。计算并分析了升高衬底温度对结晶速度和晶粒尺寸的影响,模拟结果较好地验证了实验结论和规律。     

变温退火制备铝诱导大晶粒多晶硅薄膜的机理研究

为了缩短铝诱导法制备大晶粒多晶硅薄膜的退火时间,用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积了a-Si/SiO2/Al叠层膜,并用两种方法进行变温退火.分析了变温退火工艺对铝诱导晶化过程的影响,着重讨论了退火过程中温度由低温升到高温时不形成小晶粒的机理和条件.研究表明,当退火温度升高时,是否形成小晶粒取决于晶粒半径、耗尽层厚度和相邻晶粒间距三者之间的关系.     

用镍硅氧化物源横向诱导晶化的多晶硅薄膜

采用磁控溅射法,以镍硅合金为靶,制备了一种适用于金属诱导横向晶化的氧化物镍源——自缓释镍源.该镍源在内部构成和晶化现象上都不同于纯金属镍源.采用该镍源制备低温多晶硅材料,晶化速率不明显依赖于镍源薄膜的厚度,且晶化多晶硅膜内的残余镍量亦可有效降低,可为薄膜晶体管提供宽的工艺窗口.本文对用纯金属镍源所得多晶硅薄膜的晶化率、表面粗糙度、电学特性等与溅射条件的关系进行了研究,并对相应结果进行了讨论. 关键词： 自缓释 金属诱导横向晶化 多晶硅薄膜 低温制备与退火     

用镍硅氧化物源横向诱导晶化的多晶硅薄膜

采用磁控溅射法,以镍硅合金为靶,制备了一种适用于金属诱导横向晶化的氧化物镍源——自缓释镍源.该镍源在内部构成和晶化现象上都不同于纯金属镍源.采用该镍源制备低温多晶硅材料,晶化速率不明显依赖于镍源薄膜的厚度,且晶化多晶硅膜内的残余镍量亦可有效降低,可为薄膜晶体管提供宽的工艺窗口.本文对用纯金属镍源所得多晶硅薄膜的晶化率、表面粗糙度、电学特性等与溅射条件的关系进行了研究,并对相应结果进行了讨论.     

铝诱导非晶硅薄膜的场致低温快速晶化及其结构表征

铝诱导非晶硅薄膜晶化可以降低退火温度、缩短退火时间，是制备多晶硅薄膜的一种重要方法.在此基础上，通过在退火过程中加入电场加速了界面处硅、铝原子间的互扩散，实现了非晶硅薄膜的快速低温晶化.实验结果表明，外加电场，退火温度为400℃，退火时间为60min时，薄膜的晶化率大于60％；退火温度为450℃退火时间为30min时，薄膜已经呈现明显的晶化现象；退火温度为500℃退火时间为15min时，薄膜的x射线多晶峰强度与非晶峰强度之比为未加电场的3—4倍. 关键词： 非晶硅薄膜 多晶硅薄膜 外加电场     

非晶硅薄膜金属诱导晶化的实时监测系统与晶化效果测量

设计了用于测量非晶硅薄膜诱导晶化的电阻值的实验装置,通过实时电阻测量方法实现了金属诱导晶化制备多晶硅薄膜的实时监控.结果表明薄膜的电阻值在高温下随晶化时间呈指数衰减,且具有很强的温度依赖关系.采用品粒边界势垒模型解释了阻值衰减行为,分析计算了样品的阻值衰减规律.应用拉曼光谱分析检测实时电阻测量的可靠性,结果表明实时电阻测量方法可以用于金属诱导晶化动力学的研究.     

大尺寸化学Ni源金属诱导晶化多晶硅的研究

用无电电镀的化学方法，在VHF-PECVD沉积获得的非晶硅薄膜表面形成镍诱导源，在550℃下退火若干小时，可以诱导产生微米量级的多晶硅晶粒.用此法形成的镍源可以均匀地分布在非晶硅薄膜的表面.非晶硅薄膜上形成晶核的数量取决于镍溶液的浓度、pH值和无电电镀的时间等参量.当成核密度比较低时可以观察到径向晶化现象.用VHF-PECVD非晶硅薄膜作为晶化前驱物，晶化后多晶硅的最大晶粒尺寸可达到90μm.用此多晶硅试制的TFT，获得了良好的器件特性. 关键词： 金属诱导晶化 化学源 多晶硅 薄膜晶体管     

表面修饰改善溶液法金属诱导晶化薄膜稳定性与均匀性研究

提出了一种表面修饰的金属诱导晶化方法,以稳定地获得晶粒尺寸均匀的多晶硅薄膜.为在非晶硅表面获得均匀稳定的Ni源,在晶化前驱物表面浸沾Ni盐溶液之前,先旋涂一层表面亲合剂.通过控制Ni盐溶液的浓度,可以获得均匀性较好、晶粒尺寸分布在20—70μm的多晶硅薄膜.该方法的特点是改善了Ni盐溶液在表面的黏附状态,从而可在比常规Ni盐溶液浓度低1—2个数量级的情况下仍能获得大晶粒的多晶薄膜. 关键词： 表面修饰 溶液法金属诱导晶化 多晶硅 均匀性     

Technology demonstration of a novel poly-Si nanowire thin film transistor

A simple process flow method for the fabrication of poly-Si nanowire thin film transistors(NW-TFTs) without advanced lithographic tools is introduced in this paper.The cross section of the nanowire channel was manipulated to have a parallelogram shape by combining a two-step etching process and a spacer formation technique.The electrical and temperature characteristics of the developed NW-TFTs are measured in detail and compared with those of conventional planar TFTs(used as a control).The as-demonstrated NW-TFT exhibits a small subthreshold swing(191 mV/dec),a high ON/OFF ratio(8.5 × 10~7),alow threshold voltage(1.12 V),a decreased OFF-state current,and a low drain-induced-barrier lowering value(70.11 mV/V).The effective trap densities both at the interface and grain boundaries are also significantly reduced in the NW-TFT.The results show that all improvements of the NW-TFT originate from the enhanced gate controllability of the multi-gate over the channel.     

脉冲激光晶化超薄非晶硅膜的分子动力学研究

利用准分子脉冲激光晶化非晶硅薄膜是制备高密度尺寸可控的硅基纳米结构的有效方法之一.本文将脉冲激光对非晶硅超薄膜的影响处理为热传导问题,采用了基于Tersoff势函数的分子动力学方法模拟了在非晶氮化硅衬底上2.7 nm超薄非晶硅膜的脉冲激光晶化过程.研究了不同激光能量对非晶硅薄膜晶化形成纳米硅的影响,发现在合适的激光能量窗口下,可以获得高密度尺寸可控的纳米硅薄膜,进而模拟了在此能量作用下非晶硅膜中成核与生长的机理与微观过程,并对晶化所获得的纳米硅薄膜的微结构进行了分析. 关键词： 非晶硅 分子动力学 脉冲激光晶化     

氢退火的BZO前电极对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响

采用低压化学气相沉积方法在玻璃衬底上制备了B掺杂的ZnO（BZO）薄膜,通过氢退火对BZO进行处理,然后作为前电极进行了非晶硅薄膜太阳能电池的制备及性能研究。结果表明：在氢气气氛下退火后,BZO薄膜的载流子浓度基本无变化,但Hall迁移率显著提高,这使得BZO薄膜的导电能力提高;当采用厚度较小、透光率较高的BZO薄膜进行氢退火后作为前电极结构时,非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高0.3~0.4 mA/cm²,电池的转化效率提高0.2%。实验结果可为通过优化前电极结构来提高非晶硅薄膜太阳能电池转化效率提供一种简易的方法。     

对硅薄膜型太阳电池的一些思考

在当前迅速发展的绿色环保能源中,硅太阳电池一直占据着首要地位.然而晶体硅太阳电池(单晶硅和多晶硅)由于价格昂贵和材料短缺已不能满足绿色能源快速发展的需要.因此,薄膜型太阳电池已经被视为今后发展的主要方向.非晶硅薄膜太阳电池虽然在性能上还具有不少缺点,但随着薄膜沉积技术的改进以及膜本身质量的不断提高,它在太阳电池领域中仍占有一席之地.多晶硅薄膜太阳电池集晶体硅与非晶硅电池的优点为一体,也受到人们的关注.然而,后起之秀纳米硅薄膜太阳电池,依靠其本身的优越性以及当前纳米技术的进展,将会成为一个新的亮点.