热丝CVD法沉积超薄α-Si∶H钝化膜

采用热丝化学气相沉积法在n型直拉单晶硅圆片表面双面沉积厚度为10 nm的本征非晶硅(α-Si∶H)薄膜.利用光谱型椭偏测试仪和准稳态光电导法研究热丝电流、H2体积流量和热丝与衬底之间的距离对α-Si∶H薄膜结构和钝化效果的影响.结果表明,热丝电流为21.5～23.5 A时,钝化后硅片的少子寿命随着热丝电流的增加呈现先增加后降低的趋势,热丝电流为23.0A时,钝化效果最好;H2体积流量为5～ 20 cm3/min时,少子寿命随着H2体积流量的增加呈现先增加后降低的规律,体积流量为15 cm3/min时,钝化效果最好;热丝与衬底间距为4～5 cm时,随着间距的增加,薄膜的结构由晶化向非晶化转变,在间距为4.5 cm时硅片的钝化效果达到最优.     

衬底偏压对HWCVD制备纳米晶硅薄膜结晶性的影响

通过在热丝化学气相沉积(HWCVD)制备纳米晶硅 薄膜过程中施加衬底偏压,研 究衬底偏压对HWCVD制备纳米晶硅薄膜结晶性能的影响。利用拉曼(Raman)光谱,X射线 衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的纳米晶硅薄膜的结构性能进行分析。结果表 明,与未施加衬底偏压的薄膜相比,当衬底偏压为－300V时,薄膜 的晶化率由42.2%升高至 46.2%;当衬底偏压升高至－600V时,晶化率 又降至40.6%;未施加衬底偏压与施加－300V 偏压的纳米晶硅薄膜表面由长约200nm、宽约100nm的晶粒构成,－600V衬底偏压的薄 膜表面晶粒尺寸明显变小,并且出现大量非常细小的晶粒。分析产生上述现象的原因,主要 与 高温热丝发射电子、电子在电场作用下加速运动并与反应气体、基团碰撞发生能量传递有关 。     

高效率n-nc-Si∶H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

氢气流量对金刚石薄膜制备的影响

在不同氢气流量下,以丙酮为碳源,采用热丝法化学气相沉积在p型(111)单晶硅衬底上制备了金刚石薄膜。用金相显微镜、X射线衍射以及原子力显微镜对金刚石薄膜表面形貌以及质量进行了表征,结果表明:在氢气流量为150~200 mL/min时,金刚石薄膜择优(111)晶面生长,且金刚石颗粒逐渐变大,分布逐渐不均匀,在氢气流量为200 mL/min时,甚至出现二次形核。在氢气流量为200~250 mL/min时,金刚石薄膜择优(100)晶面生长,金刚石颗粒逐渐变小,分布逐渐均匀。     

a-SiNx:H薄膜的热丝化学气相沉积及微结构研究

为了研究热丝温度对a-SiNx:H薄膜性能的影响,采用热丝化学气相沉积法,以SiH4,NH3,H2为反应气源,改变热丝温度沉积薄膜。通过紫外-可见光吸收谱、傅里叶红外透射光谱、光致发光光谱等测试手段对薄膜发光特性、微观结构及键合情况进行表征与分析。从测试情况可知,当热丝温度为1645℃时,H含量最大,N含量最小,同时其折射率最高,薄膜材料的有序度增大;当热丝温度为1713℃时,H含量减少,N含量达到最大,且随着热丝温度增大,薄膜中N含量又开始下降,内部缺陷态密度增加。结果表明,热丝法制备a-SiNx:H薄膜的热丝温度最佳值在1596℃~1680℃之间,此时所制备的薄膜折射率为2.0,适合应用于硅基太阳能电池减反射膜层,且具有较充分的氮、氢含量,薄膜结构、性能稳定。     

碳源体积分数对BDD薄膜制备和性能的影响

以丙酮为碳源,采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术在钽衬底上制备p型硼掺杂金刚石(BDD)薄膜电极。在BDD电极制备过程中,碳源体积分数对它的质量和性能影响很大。利用AFM和XRD分析了丙酮体积分数对BDD电极表面形态和成膜质量的影响。利用循环伏安法研究了采用不同体积分数的丙酮沉积的BDD电极对电化学窗口和背景电流的影响。分别采用BDD电极和不锈钢片作阳极和阴极电解K2SO4溶液,并利用KMnO4滴定法检测BDD电极的氧化效率。结果表明,优化丙酮体积分数可以提高BDD的均匀性和附着力。合适的丙酮体积分数所制备的BDD电极具有电化学窗口宽、背景电流低和电极氧化效率高等特点,有很好的应用前景。     

衬底温度对不锈钢衬底上制备a-Si∶H薄膜特性的影响

非晶硅薄膜太阳电池因为光致衰退效应而影响了其使用和推广的范围,而通过甚高频等离子体化学气相沉积(VHF-PECVD)法制备的氢化非晶硅薄膜(a-Si∶H)可以在一定程度上改善光致衰退(SW)效应对电池效率的影响。不锈钢衬底具有可卷曲、耐高温、延展性好等优点。本文重点讨论了在不锈钢衬底上的非晶硅薄膜的生长速率、表面形貌、结构成分、光学带隙及光敏性等方面的影响,分析了影响的原因并找出最优制备条件。实验结果表明:在220~300℃的范围内,随着衬底温度的增加,薄膜的生长速率先增加后减小,薄膜的非晶化程度逐渐降低。合适的衬底温度应控制在220~240℃的范围,此时可以获得1.84eV左右的光学带隙和103量级的光敏性。     

本征层厚度对非晶硅叠层电池电流匹配的影响

采用PECVD技术制备a-Si:H/a-Si:H叠层双结非晶硅电池,研究了本征层厚度对叠层电池功率及短路电流的影响。通过调节顶电池和底电池本征层的沉积时间,得到不同厚度比例的本征层(di1:di2),经过实验对比发现I层总体厚度为650 nm,di1:di2=1:5时得到的电池组件短路电流(Isc)和最大功率(Pmax)都是最大值。此时叠层电池的电流得到了较好的匹配,实现了工艺参数的优化。     

热丝对微波ECR CVD方法制备的a-Si:H薄膜氢含量的影响

采用微波ECRCVD系统制备了a-Si：H薄膜，对比有无热丝辅助情况下薄膜的生长情况，并通过红外光谱测试进行氢含量分析。a-Si：H薄膜中氢的引入对薄膜的光学、电学性能有着极大的影响，它可以钝化非晶硅薄膜中大量存在的悬挂键，降低薄膜的缺陷密度，从而显著提高薄膜稳定性。通过对沉积速率的研究发现，在有热丝辅助的情况下沉积速率明显提高，可达3nm／s。实验证明，高温的热丝提高了工作气体的分解率，从而提高了薄膜的沉积速率。此外，在有热丝辅助的条件下制备出薄膜样品比没有热丝辅助条件下制备出的薄膜样品的氢含量低而且稳定性有了较大的改进。     

LPCVD制备多晶硅薄膜的性能

对低压化学气相沉积(LPCVD)制备多晶硅薄膜的生长工艺与钝化性能进行研究,重点分析了沉积温度、硅烷体积流量和沉积时间对薄膜生长和钝化性能的影响。在590～635℃沉积温度内,多晶硅薄膜生长速率与沉积温度近似呈线性关系,钝化性能随着沉积温度的增加先变优再变差;在250～1 150 cm³/min硅烷体积流量内,多晶硅薄膜的生长速率与硅烷体积流量基本呈线性关系,当硅烷体积流量为1 150 cm³/min时,钝化性能明显变差;随着多晶硅薄膜厚度增加,钝化性能先变优后稳定。使用优化后的工艺制备多晶硅薄膜样品并对其进行测试,测试结果表明样品的隐性开路电压为749 mV,饱和电流密度为1.46 fA/cm²,钝化性能最佳。     

HFCVD金刚石薄膜的热场模拟及实验

基体温度是影响金刚石薄膜生长质量的重要因素之一.基于有限元分析法,通过AN-SYS CFX软件对基体温度场进行模拟仿真,得到基体表面温度场的分布,并分别讨论了热丝-基体距离、热丝间距、水冷系数等参数对系统温度场均匀性和一致性的影响.经仿真优化后得到的参数值分别为热丝-基体距离10 mm、热丝间距15 mm、水冷系数1 000 W/(m2·K).在此优化工艺的基础上进行热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜的实验,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对金刚石薄膜表面特征进行检测.结果表明:利用仿真优化后的薄膜生长参数,可以在金刚石薄膜生长区域得到比较均匀的多晶金刚石薄膜.     

银掺杂对MoS_2薄膜特性的影响

二硫化钼(MoS2)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维层状化合物,近年来因其独特的物理化学特性而成为研究热点。采用化学气相沉积法(CVD),以掺杂银的MoS2饱和溶液为原料,氩气为输运气体,在p-Si衬底上制备MoS2薄膜,并研究了银掺杂对MoS2薄膜的表面形貌、晶体结构、光吸收特性以及电学特性的影响。研究发现,银掺杂并未改变MoS2薄膜的晶体结构,而使MoS2薄膜的结晶度更好;银掺杂的MoS2薄膜反射率降低,光吸收增强,进而可以提高器件的光电转换效率。另外,银掺杂的MoS2薄膜表面更均匀平整,同时具有更良好的电学特性,其电子迁移率高达1.154×104 cm2·V-1·s-1,可用于制造一些晶体管和集成电路等半导体器件。     

H2稀释比对RF-PECVD制备a-Si:H/nc-Si:H薄膜的光电特性的影响

研究了H2稀释比对a-Si：H/nc-Si：H薄膜光电特性及微结构的影响。采用RF-PECVD法,以高纯SiH4及H2/SiH4混合气体为反应气源交替反应制备样品,并通过紫外-可见光分光光度计、椭偏仪及Keithley 4200、XRD对样品进行分析测试。实验表明：在纳米级厚度的a-Si：H薄膜基础上,随着第二反应气H2/SiH4混合气中H2比率(99%、97%、95%、92%、80%)的升高,沉积速率持续下降,薄膜消光系数、禁带宽度以及电导率呈现先增大后减小的趋势。针对实验现象,结合薄膜生长机理对实验结果原因进行了分析。     

生长温度对Mn掺杂ZnO纳米棒铁磁性的影响

用化学气相沉积法(CVD),在生长温度为600、650和700 ℃条件下,未采用任何催化剂制备了Mn掺杂ZnO纳米棒.研究发现,随着生长温度的升高,样品中O空位的浓度逐渐增加.低浓度的O空位可以增强Mn掺杂ZnO纳米棒的铁磁性,但O空位浓度过高时,Mn掺杂ZnO纳米棒表现出超顺磁性或反铁磁性.在3个样品中,650 ℃的样品具有最好的室温铁磁性,其饱和磁化强度为0.85 μB/Mn,矫顽力为50 Oe.     

掺硼金刚石薄膜电极的制备及电化学特性

通过热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,在钽衬底上制备了p型掺硼金刚石(BDD)薄膜电极.利用原子力显微镜(AFM)分析丙酮体积分数对BDD电极的表面形貌和成膜质量的影响,利用循环伏安法(CV)分析BDD电极在不同种类、不同浓度电解液中的电化学特性.结果表明,当丙酮体积分数为1.5％时,金刚石薄膜表现出优异的附着力,并且BDD电极具有稳定的电化学特性.采用制备的BDD电极,在不同浓度的KCl和KH2PO4电解液中使用,得出电势窗口均在3.4V以上.     

氢气体积流量对n型4H-SiC同质外延生长的影响

在商业化偏4°导电型4H碳化硅(SiC)衬底上采用化学气相沉积(CVD)的方法进行n型4H-SiC同质外延层生长,研究反应过程中氢气(H₂)对外延生长的影响,并使用表面缺陷测试仪、汞探针和红外膜厚仪等设备对外延层进行分析和表征。结果表明,氢气体积流量由基础值80增加到120 L/min,生长速率呈先增加后降低的趋势,生长速率的增加值最大为2μm/h,但缺陷呈先减少后增加的趋势。在高温CVD外延过程中,生长速率阶段性变化的原因：一是生长速率由气相质量转移系数和表面化学反应速率共同决定;二是氢气体积流量过大时,大量的析出氢难以及时离开生长表面,不利于反应物的有效分解和再沉积过程。综上所述,采用100 L/min氢气体积流量的生长工艺可在较高生长速率下制备高质量、厚度均匀性0.91%和载流子浓度均匀性1.81%的SiC外延片。     

陷阱分布模型对非晶Si太阳电池性能的影响

利用TCAD软件模拟分析了ITO/p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H结构的非晶硅太阳电池的J-V特性,研究了不同缺陷分布模型对太阳电池光电特性的影响。利用一种较精确的陷阱模型优化了太阳电池的结构参数,重点研究了本征层厚度对太阳电池光电特性的影响。模拟实验表明,氢化非晶硅(a-Si:H)PIN结构太阳电池本征层厚度存在一个最佳区间,在该区间电池总体性能较为理想,包括对应的光电转换效率达到峰值。得到的a-Si:H太阳电池填充因子可达到约0.8,最高光电转换效率可达到约13%。     

流量及温度对低频PECVD氮化硅薄膜性能的影响

研究了低频等离子增强化学气相沉积(LF-PECVD)工艺中气体流量比和衬底温度对氮化硅薄膜折射率、密度及应力的影响规律,同时测试了薄膜的红外光谱以分析不同条件对薄膜成分的影响.结果表明,低频氮化硅薄膜折射率主要受薄膜内硅氮元素比的影响,其次是薄膜密度的影响.前者主要由硅烷/氨气反应气体流量比决定,而后者主要由衬底温度决定;低频氮化硅薄膜应力大致与密度成正比关系.此外,PECVD工艺所制备氮化硅薄膜都含有相当数量的氢元素,而衬底温度是薄膜内氢含量的决定因素.     

PECVD法制备纳米晶硅薄膜的研究进展

简要介绍了纳米晶硅薄膜的微结构表征方法,重点讨论了PECVD制备方法中工艺参数对薄膜结构的影响,并探讨了氢在薄膜形成和生长中的作用。通过优化氢稀释率、衬底温度、反应气压、激励功率和激发频率等工艺参数可提高纳米晶硅薄膜的晶化率并改善薄膜质量。结合喇曼光谱、X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和高分辨透射电镜等表征方法可深入研究薄膜形成机理,对进一步探索薄膜光电特性有重要意义。分析了等离子体化学气相沉积(PECVD)制备方法中各工艺参数对薄膜质量和沉积速率的影响,指出其存在的问题,并探寻了今后的研究方向。