微波退火非晶硅薄膜低温晶化研究

多晶硅薄膜晶体管以及其独特的优点在液晶显示领域中起着重要的作用。为了满足在普通玻璃衬底上制备多晶硅薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器,低温制备（＜600℃高质量多晶硅薄膜已成为研究热点。文章研究了一种低温制备多晶硅薄膜的新工艺;微波退火非晶硅薄膜固相晶化法,利用X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜分析了微波退火工艺对非晶硅薄膜固相晶化的影响,成功实现了低温制备多晶硅薄膜。     

金属Ni诱导非晶硅薄膜晶化研究

采用金属镍诱导晶化非晶硅薄膜的方法制备多晶硅薄膜,研究了不同退火温度和退火时间对晶化效果的影响,使用SEM、EDS和XRD分析了薄膜的晶化效果。实验发现,非晶硅薄膜在460℃以下退火不能晶化,在460℃退火30min已全部晶化;随着退火温度升高或退火时间延长,晶化效果变好;退火2h之后晶体生长近乎饱和。     

大面积非晶硅光导薄膜的研制

应用PECVD工艺，研究了四层结构（电荷阻挡层、电荷输运层、光敏层、保护层）的非晶硅感光鼓。在充电电压为5000V，照度10lx下，带电电位可达650V。     

PECVD制备非晶硅薄膜的均匀性控制方法研究

针对用于制备非晶硅薄膜的PECVD设备反应室的流体场进行了模拟仿真,并实验制备了相对应条件下的非晶硅薄膜,利用台阶仪完成了对薄膜厚度的测量,对比仿真结果,发现薄膜的厚度分布情况与基片表面附近的气流分布情况密切相关,获得均匀性优于2.5％非晶硅薄膜.     

非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究

利用Kr准分子激光器晶化非晶硅薄膜, 研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响.利用X 射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析.实验结果表明, 在激光频率为1 Hz 的条件下, 能量密度约为180 mJ/cm2时,准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变;当大于晶化阈值180 mJ/cm2小于能量密度230 mJ/cm2时, 随着激光能量密度增大, 薄膜晶化效果越来越好;激光能量密度为230 mJ/cm2时, 晶化效果最好、晶粒尺寸最大, 约60 nm, 并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长;脉冲次数50 次以后对晶化的影响不大.     

金属诱导非晶硅薄膜低温晶化

介绍了一种非晶硅 (a- Si)薄膜低温晶化的新工艺 :金属诱导非晶硅薄膜低温晶化。研究了各种 a- Si/金属双层膜退火后的晶化情况。利用 X射线衍射分析了结晶硅膜的结构 ,通过光学显微镜观察了 Al诱导 a- Si薄膜晶化后的表面形貌 ,并初步探讨了金属诱导非晶硅薄膜低温晶化的机理     

激光波长对非晶硅薄膜晶化效果的影响

为研究波长对连续激光晶化非晶硅(a-Si) 薄膜过程的影响,利用连续Ar＋-Kr＋激光对a-Si薄膜晶 化,在5ms固定照射时间下,改变激光波长,采用拉曼光谱测试技术和场发射扫描电子显微 镜(SEM)研究在不同 激光功率密度下薄膜晶化后的特性。结果表明,a-Si薄膜的晶化阈值随着波长的 增大而增大,当波长为 458nm时薄膜晶化阈值为13.2kW/cm²,波长 为647nm时,晶化阈值为19.2kW/cm²;在激光功率密度范 围为0～27.1kW/cm²内,薄膜的最大晶化率受波长的影响相对较小 ,但总体也随着波长的增大而呈增大 趋势,当波长为647nm时,在激光功率密度26.5kW/cm²处,晶化率达到最大值75.85%。     

非晶硅薄膜YAG激光微晶化晶粒生长研究

以单晶硅(111)为衬底,以等离子体增强化学气相沉积技术制备的非晶硅薄膜为前驱物,采用YAG激光晶化技术实现从非晶硅薄膜到纳米晶硅薄膜的相变过程。采用X射线衍射仪和原子力显微镜对YAG激光晶化薄膜进行了表征与分析。结果表明:薄膜的晶粒尺寸在纳米级;随着激光脉冲频率的增加,晶粒尺寸先变大后变小,其最佳结晶频率区间为10～12 Hz。     

固体纳秒激光器应用于非晶硅薄膜结晶的研究

多晶硅薄膜比非晶硅薄膜具有更高的电子迁移率,在器件中表现出更优良的性能,脉冲激光结晶非晶硅薄膜制备多晶硅薄膜的方法具有热积存小、对衬底影响小、成本低等优点。使用532 nm固体纳秒激光器进行了非晶硅薄膜激光结晶实验,为了解决直接使用高斯光束结晶时因光斑能量分布带来的结晶效果不均匀,首先基于光束整型系统将圆形的高斯光束整型成为线性平顶光束,而后研究单脉冲能量密度、脉冲个数、非晶硅薄膜厚度对结晶效果的影响。结果表明,线性平顶光束用于非晶硅薄膜结晶具有更好的均匀性,对于100 nm非晶硅薄膜,随着能量密度的增加,晶粒逐渐变大,直到表面出现热损伤,最大晶粒尺寸约为1 μm×500 nm。随着脉冲个数的增加,表面粗糙度有减小的趋势,观察到的最小粗糙度约为2.38 nm。对于20 nm超薄非晶硅薄膜,只有当能量密度位于134 mJ/cm2和167 mJ/cm2之间、脉冲个数大于或等于八个时才能观察到明显的结晶效果。     

本征非晶硅薄膜的准分子激光晶化

为了减低非晶硅薄膜太阳能电池的光致衰减效应和提高其光电转换效率,用等离子体化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜,用波长为248nm的KrF准分子激光器激光晶化了非晶硅表层,用共焦显微喇曼测试技术研究了非晶硅薄膜在不同的激光能量密度和不同的频率下的晶化状态,并用扫描电子显微镜测试晶化前后薄膜的形貌。结果表明,随着激光能量密度的增大,薄膜晶化效果越来越好,能量密度达到268.54mJ/cm2时晶化效果最好,此时结晶比约为76.34%;最佳的激光能量密度范围是204.99mJ/cm2~268.54mJ/cm2,这时薄膜表面晶化良好;在1Hz~10Hz范围内,激光频率越大晶化效果越好;晶化后薄膜明显出现微晶和多晶颗粒,从而达到了良好的晶化效果。     

Solid-phase Crystallization of Hydrogenated Amorphous Silicon on Glass Substrates

Amorphous silicon films prepared by PECVD on glass substrate have been crystallized by conventional furnace annealing and rapid thermal annealing（RTA）, respectively. From the Raman spectra, X- ray diffraction and scanning electron microscope, it is found that the grain size is crystallized at 850 ℃ in both techniques. The thin film made by RTA is smooth and of perfect structure, the thin film annealed by FA has a highly structural disorder. An average grain size of about 30 nm is obtained by both techniques.     

PIN型非晶硅薄膜太阳电池仿真研究

运用AMPS软件,对TCO/p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H/metal型非晶硅薄膜太阳电池进行了仿真研究,重点模拟和分析了电池性能参数随i层和n层厚度变化的规律.结果表明,为了获得电池转换效率和短路电流密度的最大值,n 层非晶硅薄膜应尽可能地减小厚度,而i层非晶硅薄膜厚度最好控制在500～700 nm范围内.     

非晶硅薄膜的LF-PECVD制备及椭偏表征

以SiH4为先驱气体,采用低频等离子体增强化学气相沉积（LF-PECVD）方法在Si衬底上制备了氢化非晶硅（a-Si∶H）薄膜。在薄膜沉积过程中,工艺参数将会影响非晶硅薄膜的沉积速率和光学性能。通过反射式椭圆偏振光谱仪（SE）研究了SiH4气体流量、工作压强和衬底温度等条件对氢化非晶硅沉积速率和光学性质的影响。实验结果表明,氢化非晶硅沉积速率随着SiH4流量、工作压强和衬底温度的改变而规律地变化。相比于SiH4流量和工作压强,衬底温度对折射率、吸收系数和折射率的影响更大。各工艺条件下所制备的非晶硅薄膜光学禁带宽度在1.61～1.77eV。     

Ar环境下氢化非晶锗硅的制备与特性研究

采用RF-PECVD法在氩环境下制备了Ge掺杂a-Si∶H.将样品通过台阶仪、傅里叶红外光谱仪、紫外可见光分光光度计以及Keithley高阻仪进行分析测试,研究了不同掺杂比例对非晶硅薄膜沉积速率、结构因子、光学带隙及光暗电导率的影响.实验表明:薄膜沉积速率随掺杂量的增大而增大;薄膜结构因子随掺杂量的增大而减小;薄膜对可见光的吸收随掺杂量的增大出现红移,光学带隙减小;掺杂比例较低时,薄膜光暗电导率变化不明显,当GeH4量达20 cm3/min时,薄膜暗电导明显增大,光暗电导比减小.     

Solid-phase Crystallization of Amorphous Silicon Films by Rapid Thermal Annealing

The morphous silicon films prepared by PECVD at substrate temperatures of 30℃ have been crystallized by rapid thermal annealing method, the budget of time-temperature in the annealing process is 600℃ for 120s, 850℃ for 120s, and 950℃ for 120s. The results indicate the crystallization at 850℃ and 950℃ are better as shown in micro-Raman scattering and scanning electronic microscope.     

氢化非晶硅场效应晶体管的特性研究

氢化非晶硅场效应晶体管的特性对环境因素较为敏感，如光照、温度和湿度等。文中介绍光照和退火引起的氢化非晶硅场效应晶体官场效应特性的变化，并探讨导致这种变化的原因。     

4H-SiC纳米薄膜的晶化研究

采用新电极结构的PECVD技术，在高功率密度、高氢稀释比、低温、偏压及低反应气压的条件下，在SiO2玻璃表面形成双等离子流，增加了SiO2表面SiC的成核几率，增强成核作用，形成纳米晶。采用高H2等离子体刻蚀弱的、扭曲的、非晶Si-C及Si-Si和Si-H等键时，由于H等离子体对纳米SiC晶粒与非晶态键的差异刻蚀作用，产生自组织生长，发生晶化。Raman光谱和透射电子衍射（EM）的测试结果表明，纳米晶SiC是4H-SiC多型结构。实验结果指出，SiC纳米晶的形成必须经过偏压预处理成核，并且其晶化存在一个功率密度阈值；当低于这一功率密度阈值时，晶化消失；当超过这一阈值时，纳米晶含量随功率密度的提高而增加，晶粒尺寸加大。电子显微照片表明晶粒尺寸为10-28nm，形状为微柱体。随着晶化作用的加强，电导率增加，导电机理是渗流作用所致。     

氢化非晶硅在器件表面钝化工艺上的应用

氢化非晶硅具有半绝缘、富含氢和电中性等特点。本文概述了非晶硅的表面钝化工艺及其钝化效果,对其钝化机理也进行了讨论.     

硼掺杂对a-Si薄膜电导率及太阳电池效率的影响

对等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)低温制备的非晶硅(a Si)薄膜的电导率随B掺杂浓度的变化规律进行了研究。结果表明:当B2H6/SiH4由0.6%增加到0.8%时,a Si薄膜的暗电导率由10-5(Ω·cm)-1急剧增加到10-1(Ω·cm)-1;进一步增加B2H6/SiH4时,暗电导率增加缓慢;当B2H6/SiH4大于1.0%时,暗电导率急剧下降。对B2H6/SiH4为1.0%及1.2%的P层材料制备的太阳电池的研究结果表明:采用B2H6/SiH4为1.2%的光电转换效率优于1.0%。