激发频率对VHF-PECVD制备微晶硅材料性能的影响

采用甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)的方法制备了硅烷浓度分别为6％和7％， 随激发频率变化(40—70MHz)的氢化微晶硅(μc-Si∶H)薄膜材料.研究了材料的电学特性、 结构特性、沉积速率与激发频率之间的关系.结果发现材料的光敏性随频率的增加先降低后 提高，晶化率和沉积速率的变化趋势与之相反；在晶化率最高点，材料在(220)的晶向衍射 峰最高.并从光发射谱的角度研究了材料结构和沉积速率随频率变化的原因. 关键词： 甚高频等离子增强化学气相沉积 本征微晶硅 激发频率     

VHF-PECVD低温制备微晶硅薄膜的拉曼散射光谱和光发射谱研究

采用拉曼散射光谱和PR650光谱光度计对VHF-PECVD制备的微晶硅薄膜进行了结构表征和在线监测研究.结果表明：功率对材料的晶化率（χc）有一定的调节作用，硅烷浓度大，微调作用更明显；SiH*的强度只能在一定的范围内表征材料的沉积速率，功率大相应的速率反而下降；I［Hα*］/I［SiH*］强度比值反映了材料晶化程度，此结果和拉曼散射光谱测试结果显示出一致性；I［Hβ*］/I［Hα*］的强度比表明氢等离子体中的电子温度随功率的增大而逐渐降低. 关键词： 甚高频等离子体增强化学气相沉积 微晶硅 拉曼散射谱 光发射谱     

Influence of the total gas flow rate on high rate growth microcrystalline silicon films and solar cells

This paper reports that high-rate-deposition of microcrystalline silicon solar cells was performed by very-high-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition. These solar cells, whose intrinsic μ c-Si:H layers were prepared by using a different total gas flow rate (F_total), behave much differently in performance, although their intrinsic layers have similar crystalline volume fraction, opto-electronic properties and a deposition rate of ～ 1.0~nm/s. The influence of F_total on the micro-structural properties was analyzed by Raman and Fourier transformed infrared measurements. The results showed that the vertical uniformity and the compact degree of μ c-Si:H thin films were improved with increasing F_total. The variation of the microstructure was regarded as the main reason for the difference of the J--V parameters. Combined with optical emission spectroscopy, we found that the gas temperature plays an important role in determining the microstructure of thin films. With F_total of 300~sccm, a conversion efficiency of 8.11% has been obtained for the intrinsic layer deposited at 8.5~\AA/s (1~\AA=0.1\,nm).     

低速p/i界面缓冲层对高速沉积微晶硅太阳电池性能的影响

在采用高压高功率的甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术高速沉积微晶硅(μc-Si：H)太阳电池过程中,产生的高能离子对薄膜表面的轰击作用会降低薄膜质量和破坏p型掺杂层(p层)与本征层(i层)之间的界面特性.针对该问题提出在电池中引入低速沉积的p/i界面层的方法,即在p层上先低速沉积一薄层本征μc-Si：H薄膜,然后再高速沉积本征μc-Si：H薄膜.实验结果表明,引入低速方法沉积的界面层有效地提高了p/i界面特性和i层微结构的纵向均匀性,而随界面层厚度的增加,i层中的缺陷态先降低后增加, 关键词： μc-Si：H太阳电池 甚高频等离子体增强化学气相沉积 p/i界面层     

气体滞留时间对高速沉积的微晶硅薄膜性能的影响分析

实现高速沉积对于薄膜微晶硅太阳电池产业化降低成本是一个重要手段.采用超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术，实现了微晶硅硅薄膜的高速沉积，并通过改变气体总流量改变气体滞留时间，考察了气体滞留时间在化学气相沉积(CVD)过程中对薄膜的生长速率以及光电特性和结构特性的影响.采用沉积速率达到12?/s的高速微晶硅工艺制备微晶硅电池，电池效率达到了5.3％. 关键词： 气体滞留时间 高速沉积 微晶硅 超高频等离子体增强化学气相沉积     

Influence of ignition condition on the growth of silicon thin films using plasma enhanced chemical vapour deposition

The influences of the plasma ignition condition in plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) on the interfaces and the microstructures of hydrogenated microcrystalline Si (μc-Si:H) thin films are investigated.The plasma ignition condition is modified by varying the ratio of SiH 4 to H 2 (R H).For plasma ignited with a constant gas ratio,the time-resolved optical emission spectroscopy presents a low value of the emission intensity ratio of Hα to SiH (I Hα /I SiH) at the initial stage,which leads to a thick amorphous incubation layer.For the ignition condition with a profiling R H,the higher I Hα /I SiH values are realized.By optimizing the R H modulation,a uniform crystallinity along the growth direction and a denser μc-Si:H film can be obtained.However,an excessively high I Hα /I SiH may damage the interface properties,which is indicated by capacitance-voltage (C-V) measurements.Well controlling the ignition condition is critically important for the applications of Si thin films.     

Influence of ignition condition on the growth of silicon thin films using plasma enhanced chemical vapour deposition

The influences of the plasma ignition condition in plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) on the interfaces and the microstructures of hydrogenated microcrystalline Si (μc-Si:H) thin films are investigated. The plasma ignition condition is modified by varying the ratio of SiH₄ to H₂ (R_H). For plasma ignited with a constant gas ratio, the time-resolved optical emission spectroscopy presents a low value of the emission intensity ratio of Hα to SiH^* (I_Hα/I_SiH^*) at the initial stage, which leads to a thick amorphous incubation layer. For the ignition condition with a profiling R_H, the higher I_Hα/I_SiH^* values are realized. By optimizing the R_H modulation, a uniform crystallinity along the growth direction and a denser μ c-Si:H film can be obtained. However, an excessively high I_Hα/I_SiH^* may damage the interface properties, which is indicated by capacitance-voltage (C-V) measurements. Well controlling the ignition condition is critically important for the applications of Si thin films.     

分步法高速沉积微晶硅薄膜

为提高微晶硅薄膜的纵向结晶性能, 在甚高频等离子体增强化学气相沉积技术的基础上, 采用过渡参数缓变和两步法相结合的方法在普通玻璃衬底上高速沉积薄膜. 当功率密度为2.1 W/cm², 硅烷浓度在6%和9.6%之间变化时, 从薄膜方向和玻璃方向测算的Raman晶化率的差异维持在2%以内. 硅烷浓度为9.6%时, 薄膜沉积速率可达3.43 nm/s, 从薄膜方向和玻璃方向测算的Raman晶化率分别为50%和48%, 差异的相对值仅为4.0%. 合理控制过渡阶段的参数变化, 可使两个方向的Raman晶化率差值下降到一个百分点. 表明采用新方法制备薄膜, 不仅可以抑制非晶孵化层的形成, 改善微晶硅薄膜的纵向结构, 还为制备优质薄膜提供了较宽的参数变化空间. 关键词： 微晶硅薄膜 非晶孵化层 高速沉积 甚高频等离子体增强化学气相沉积     

甚高频等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅太阳电池的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术成功地制备了不同硅烷浓度和辉光功率条件下的微晶硅电池.电池的J-V测试结果表明：在实验的硅烷浓度和功率范围内，随硅烷浓度的降低和功率的加大，对应电池的开路电压逐渐变小；硅烷浓度的不同对电池的短路电流密 度有很大的影响，但功率的影响在实验研究的范围内不是很显著.对于微晶硅电池，N层最好 是非晶硅，这是因为一方面可以降低对电流的横向收集效应，另一方面也降低了电池的漏电概率，提高了电池的填充因子. 关键词： 微晶硅太阳电池 甚高频等离子体增强化学气相沉积     

单室沉积p-i-n型微晶硅薄膜太阳电池性能优化的研究

采用原位的氢等离子体处理技术和微晶覆盖技术来降低单室沉积p-i-n型微晶硅薄膜太阳电池中的硼污染问题.通过对不同处理技术所制备电池的电流密度-电压和量子效率测试结果的比较发现,一定的氢处理时间和合适的覆盖层技术都可以在一定程度上提高电池的性能,但每种方法的影响程度各异、文中对此异同进行了分析.通过对电池陷光结构和氢等离子体处理时间的优化,在单室中获得了效率为6.39%的单结微晶硅太阳电池.     

微晶硅薄膜的制备及结构和稳定性研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了不同衬底温度的微晶硅薄膜.利用傅里叶变换红外吸收对制备薄膜进行了结构方面的测试分析.结果表明：随衬底温度的升高，材料 中的氢含量总的趋势下降；傅里叶变换红外吸收和二次离子质谱测试结果都显示薄膜中氧含 量随衬底温度的升高而增加（在10¹⁹cm^-3量级）；与高衬底温度相 比，低衬底温度制备的材料易于后氧化，这说明低温制备材料的稳定性不好. 关键词： 甚高频等离子体增强化学气相沉积 微晶硅薄膜 傅里叶变换红外吸收     

甚高频高速沉积微晶硅薄膜的研究

采用甚高频化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了系列微晶硅(μc-Si:H)薄膜样品,重点研究了硅烷浓度、功率密度、沉积气压和气体总流量对薄膜沉积速率和结晶状态的影响,绘制了沉积气压和功率密度双因素相图. 以0.75nm/s的高速沉积了器件质量级的微晶硅薄膜,并以该沉积速率制备出了效率为5.5%的单结微晶硅薄膜电池. 关键词： 微晶硅薄膜 高速沉积 甚高频化学气相沉积     

H2， He混合稀释生长微晶硅锗薄膜

采用H₂,He混合气体稀释等离子辅助反应热化学气相沉积法生长微晶硅锗薄膜,并在生长过程中对等离子体进行光发射光谱在线监测.结果表明：混合气体稀释法可以有效提高等离子体中的原子氢数目,降低等离子体中的电子温度;用XRD和光暗电导率表征样品的微结构和光电特性时发现,通过优化混合稀释气体中He和H₂气体的比例,能够减少薄膜中的缺陷态,促进薄膜<220>择优取向生长,有效改善微晶硅锗薄膜结构,提高光电吸收性能. 关键词： 化学气相沉积 微晶硅锗薄膜 光发射光谱 X射线衍射     

高速沉积微晶硅薄膜光发射谱的研究

采用PR650光谱光度计对高速沉积微晶硅薄膜的生长过程进行了在线监测研究,并对所对应的材料进行了Raman谱和红外吸收谱(FTIR)的测试.结果表明：能反映材料晶化程度的I_［SiH^*］/I_［Hβ^*］比值在沉积时间为100 s之内有下降的趋势,且反应气体总流量T_fl越小下降趋势越明显,这与拉曼散射光谱对材料的结构测试结果一致;沉积5 min时I 关键词： 高速沉积 微晶硅薄膜 电子温度     

硅薄膜沉积过程中等离子发光基团的一维空间分布研究

使用光发射谱(OES)对甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术沉积硅薄膜时的等离子体发光基团的空间分布进行了在线监测和研究. 研究表明：等离子体的不同发光基团都存在着一个中间强度较大的区域和两边电极附近的暗区;增大硅烷浓度和提高辉光功率都会增大SiH^*峰强度;硼烷的加入,使得SiH^*和Hα^*峰强度增大,但硼烷流量变化的影响很小;硼烷流量增大,材料的晶化率下降,而I_{［Hα^*］关键词： 甚高频等离子增强化学气相沉积 等离子体 发光基团 空间分布}     

p种子层对单室制备微晶硅电池性能的影响

采用单室等离子体化学气相沉积技术沉积pin微晶硅电池时,硼污染降低了本征材料的晶化率并影响了p/i界面特性.针对该问题文中采用p种子层技术,即在沉积p层后采取高的H₂/SiH₄比率及适当的功率又沉积一个薄的p层,初步研究了p种子层对微晶硅i层纵向均匀性及电池性能的影响.实验结果表明：采用此方法能改善p/i界面特性,提高本征材料纵向结构的均匀性并降低硼对本征层的污染,有效地提高单结微晶硅电池的性能.最后,通过优化沉积条件,制备得到光电转换效率为881%（1 cm 关键词： 单室 甚高频等离子体增强化学气相沉积 微晶硅太阳电池 p种子层     

螺旋波等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜

利用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术，以SiH4和N2为反应气体进行了氮化硅(SiN)薄膜沉积，并研究了实验参量对薄膜特性的影响.利用傅里叶变换红外光谱、紫外—可见光谱和椭偏光检测等技术对薄膜的结构、厚度和折射率等参量进行了测量.结果表明，采用HWP-CVD技术能在低衬底温度条件下以较高的沉积速率制备低H含量的SiN薄膜，所沉积的薄膜主要表现为Si—N键合结构.采用较低的反应气体压强将提高薄膜沉积速率，并使薄膜的致密性增加.适当提高N2/SiH4比例有利于薄膜中H含量的降低. 关键词： 螺旋波等离子体 化学气相沉积 氮化硅薄膜     

椭圆偏振技术研究VHF-PECVD高速沉积微晶硅薄膜的异常标度行为

采用VHF-PECVD技术高速沉积了不同生长阶段的微晶硅薄膜,通过椭圆偏振技术研究了生长过程中微晶硅薄膜表面粗糙度的演化.实验结果表明,沉积气压P_g=300 Pa时,β=0.81,其超出标度理论中β最大值为0.5范围,出现异常标度行为.这表明微晶硅薄膜高速生长中还存在其他粗糙化增加的因素,此粗糙化增加的因素与阴影作用有关. 关键词： 微晶硅薄膜 椭偏光谱法 生长机制 表面粗糙度     

硼对沉积本征微晶硅薄膜特性的影响

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同腔室环境下的微晶硅薄膜.对单室沉积掺杂层p材料后遗留在腔室中的硼对本征微晶i材料电学特性和结构特性的影响进行了详细研究.测试结果表明：单室沉积p层后的硼降低了微晶i层材料的暗电导,增加了材料的光敏性;由于硼对i层污染程度的不同,使得材料的激活能发生了变化;腔室中残余的硼也导致微晶硅薄膜的结晶状况恶化,同时弱化了材料的(220)择优取向.而在较高功率和较强氢稀释下制备的晶化率较高,(220)晶向明显择优的材料受硼污染影响相对减小. 关键词： 单室 甚高频等离子体增强化学气相沉积 微晶硅 硼     

沉积速率对甚高频等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅薄膜生长标度行为的影响

本文采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了沉积速率系列不同生长阶段的微晶硅薄膜,通过椭圆偏振技术研究了生长过程中微晶硅薄膜表面粗糙度的演化.实验结果表明:沉积速率为0.08和0.24nm/s的低速沉积时,硅薄膜表面粗糙度接近,生长指数分别为β=0.21和β=0.20,对应有限扩散生长模式,此时沉积速率对硅薄膜生长影响不大,原因是低速沉积时成膜先驱物有足够时间迁移到能量低的位置;当沉积速率增加到0.66nm/s时,硅薄膜表面粗糙度明显增加,生长指数β=0.81,大于0.5,出现了异常标度行为,与低速沉积的生长模式明显不同,原因是高速沉积时成膜前驱物来不及扩散就被下一层前驱物覆盖,降低了成膜前驱物在薄膜表面的扩散,使表面粗糙度增加和生长指数β增大.β大于0.5的异常标度行为与阴影效应有关.