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.     

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     

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。     

退火对Ge诱导晶化多晶Si薄膜结晶特性的影响

本文采用磁控溅射法, 衬底温度500 ℃下在硅衬底上分别制备具有Ge填埋层的a-Si/Ge 薄膜和a-Si薄膜, 并进行后续退火, 采用Raman光谱、X射线衍射、原子力显微镜及场发射扫描电镜等对所制薄膜样品进行结构表征. 结果表明, Ge有诱导非晶硅晶化的作用, 并得出以下重要结论: 衬底温度为500 ℃时生长的a-Si/Ge薄膜, 经600 ℃退火5 h Ge诱导非晶硅薄膜的晶化率为44%, 在相同的退火时间下退火温度提高到700 ℃, 晶化率达54%. 相同条件下, 无Ge填埋层的a-Si薄膜经800 ℃退火5 h薄膜实现晶化, 晶化率为46%. 通过Ge填埋层诱导晶化可使在相同的条件下生长的非晶硅晶薄膜的晶化温度降低约200 ℃. Ge诱导晶化多晶Si薄膜在Si(200)方向具有高度择优取向, 且在此方向对应的晶粒尺寸约为76 nm. 通过Ge诱导晶化制备多晶Si薄膜有望成为制备高质量多晶Si薄膜的一条有效途径.     

532nm连续激光晶化非晶硅薄膜的原位拉曼光谱研究

用磁控溅射制备了非晶硅薄膜,用波长为532 nm的连续激光退火和显微Raman光谱原位测试技术和场发射扫描电子显微镜研究了非晶硅薄膜在不同激光功率密度和不同扫描速度下的晶化状态。结果表明,激光照射时间10 s,激光功率密度大于2.929×105W/cm2时,能实现非晶硅薄膜晶化。在激光功率密度为5.093×105W/cm2,扫描速度为10 mm/s时非晶硅开始向多晶硅转化。在5.093×105W/cm2的功率密度下,以1.0 mm/s的扫描速度退火非晶硅薄膜,得到的晶粒直径为740 nm。     

非晶硅薄膜晶化过程中微结构的分析

使用X射线衍射技术和高分辨率电子显微镜(HREM),分析研究了在非晶硅薄膜由非晶相向微晶相转化过程中其网络结构的变化特征,由此,给人们一个直观的信息,并加深对非晶硅薄膜微结构的认识。 关键词：     

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.     

非晶硅薄膜的激光晶化及深度剖析喇曼光谱研究

利用共焦显微喇曼光谱仪，对采用PECVD方法制备的非晶硅薄膜进行了退火晶化。晶化后薄膜的喇曼光谱表明。薄膜由非晶硅结构转变为微晶硅结构，同时根据微晶硅结构的喇曼光谱的晶化峰位的移动。可以计算出晶化后微晶硅晶粒尺寸为5nm左右。在对晶化后的薄膜进行深度剖析喇曼光谱研究中，对光谱进行分峰拟合，根据晶化峰的积分强度和非晶峰的积分强度的深度剖析曲线。可以看出晶化程度最高的部分位于薄膜中央，也就是在薄膜上层和接近衬底底部材料结构仍是非晶硅结构。而位于薄膜中间的材料结构转变为微晶硅结构。     

488nm连续激光晶化本征非晶硅薄膜的喇曼光谱研究

利用等离子增强化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜,并选用488 nm波长的连续激光进行晶化.采用喇曼测试技术对本征非晶硅薄膜在不同激光功率密度和扫描时间下的晶化状态进行了表征,并用514 nm波长与488 nm波长对样品的晶化效果进行了比较.测试结果显示:激光照射时间60 s,激光功率密度在1.57×105 W/cm...     

488 nm连续激光晶化本征非晶硅薄膜的喇曼光谱研究

利用等离子增强化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜,并选用488 nm波长的连续激光进行晶化.采用喇曼测试技术对本征非晶硅薄膜在不同激光功率密度和扫描时间下的晶化状态进行了表征,并用514 nm波长与488 nm波长对样品的晶化效果进行了比较.测试结果显示:激光照射时间60 s, 激光功率密度在1.57×10⁵ W/cm²时,能实现非晶硅向多晶硅的转变,在功率密度达到2.7 56×10⁵ W/cm²时,有非晶开始向单晶转变,随着激光功率密度的继续增加,晶化结果仍为单晶;在功率密度为2.362×10⁵ W/cm²下,60 s照射时间晶化效果较好;在功率密度为2.756×10⁵ W/cm²和照射时间为60 s的条件下,用488 nm波长比514 nm波长的激光晶化本征非晶硅薄膜效果较好,并均为单晶态.     

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     

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     

Poly-Si films with low aluminum dopant containing by aluminum-induced crystallization

Typically, highly p-doped (2×10 18 cm -3 ) poly-Si films fabricated by the aluminum induced layer exchange (ALILE) process are not suitable for solar cell absorber layers. In this paper, the fabrication of high-quality, continuous polycrystalline silicon (poly-Si) films with lower doping concentrations (2×10 16 cm -3 ) using aluminum-induced crystallization (AIC) is reported. Secondary-ion-mass spectroscopy (SIMS) results showed that annealing at different temperature profiles leads to a variety of Al concentrations. Hall Effect measurements revealed that Al dopant concentration depends on the annealing temperature and temperature profile. Raman spectral analysis indicated that samples prepared via AIC contain some regions with small grains.     

微量硼掺杂非晶硅的瞬态光电导衰退及其光致变化

利用EG&G的瞬态分析测试仪对微量硼掺杂的高氢稀释非晶硅薄膜的瞬态光电导作了测量,并研究了长时间曝光处理对瞬态光电导的影响.发现薄膜的瞬态光电导衰退可以用双指数函数来拟合,说明在样品的光电导衰退过程中有两种陷阱在起作用,估算了陷阱能级的位置.曝光处理后样品的光电导和暗电导不仅没有下降,而且还有所上升,薄膜的光敏性有所改善.很可能曝光过程引起了硼受主的退激活,导致费米能级向导带边移动,使有效的复合中心减少,样品的光电导上升. 关键词： 非晶硅 瞬态 光电导 光致变化     

Mg-Ni-Nd非晶合金晶化温度与晶化驱动力的预测

通过对Buschow提出的预测二元非晶态合金晶化温度的“最小空位”模型进行扩展,并进一步结合Miedema理论得到了一种预测三元非晶态合金晶化温度和晶化驱动力的理论方法.利用该方法计算了(Mg_70.6Ni_29.4)_1-xNd_{x(x＝5,10,15)非晶态合金的晶化温度、晶化驱动力以及晶化焓.其中晶化温度和晶化焓的理论预测值与实验值的相对误差分别小于8%和7%.同时发现较高的晶化驱动力会降低 关键词： 非晶态合金 晶化温度 晶化驱动力}     

Effects of gas temperature on optical and transport properties of a-Si:H films deposited by PECVD

Effects of silane temperature (T _g) before glow-discharge on the optical and transport properties of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films were investigated. The optical measurements show that the refractive index increases with increasing T _g. The transport characterizations show that when T _g increases, the dark conductivity increases. However, the temperature coefficient of resistance decreases. In addition, after holding at 130°C for 20 h, the resistance variation, ΔR/R, of the films deposited at T _g = room temperature (10.8%) is much larger than those deposited at silane temperatures of 80°C (3%) and 160°C (2%). This can be attributed to different rates of defect creation in a-Si:H films caused by various T _g.     

Simultaneous calorimetric and quick‐EXAFS measurements to study the crystallization process in phase‐change materials

A Calvet‐type differential scanning calorimeter has been implemented on a synchrotron beamline devoted to X‐ray absorption spectroscopy. As a case study, the complex crystallization process in amorphous Ge₁₅Sb₈₅ phase‐change material is followed by simultaneous calorimetric and quick‐EXAFS measurements. A first crystallization at 514(1) K is related to the crystallization of an Sb‐rich phase accompanied by segregation of Ge atoms. Upon further heating, the as‐formed amorphous Ge regions crystallize at 604(1) K. A quantitative analysis of the latent heat allows a Ge₁₁Sb₈₉ stoichiometry to be proposed for the first crystallized phase.