Fabrication of high growth rate solar-cell-quality μc-Si:H thin films by VHF-PECVD

Several series of Si:H films were fabricated by the very high frequency plasma enhanced chemical vapour deposition (VHF-PECVD) at different substrate temperatures (T_s) and silane concentration (SC=[SiH_4]/[SiH_4+H_2]%). The results of Raman spectroscopy showed structural evolution of the Si:H films with the variation of T_s and SC. The results of x-ray diffraction (XRD) measurements indicated that T_s also influences the crystal orientation of the Si:H films. The modulation effect of T_s on crystalline volume fraction (X_c) is more evident for the high SC, which shows different trend compared to low SC. In addition, the growth rate of the films also showed a regular change with the variation of SC and T_s. Different samples in the series showed a similar increase in dark conductivity and a decrease in photosensitivity with increasing T_s and decreasing SC. Device-quality microcrystalline silicon materials were deposited at a high growth rate, characterized by relatively low dark conductivity and relatively high photosensitivity in a certain crystalline range. The microcrystalline silicon solar cell with a conversion efficiency of 4.55% has been prepared by VHF-PECVD.     

金刚石/硅(001)异质界面的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法模拟研究了未重构的金刚石/硅(001)面相接触时界面层原子的弛豫过程及所形成的异质界面的结构特征.硅碳二元系统中原子间的相互作用采用Tersoff多体经验势描述.弛豫前沿[110]与[110]方向界面碳硅原子数之比均为3∶2.界面碳硅原子总数之比为9∶4.弛豫后金刚石与硅界面处晶格匹配方式改变为[110]方向基本上以3∶2关系对准,而[110]方向大致以1∶1关系对准.相应地,界面碳硅原子总数之比接近3∶2.界面下方部分第二层硅原子在弛豫过程中向上迁移至界面是引起这种变化的原因,同时该层其他原子及其底下一到两个原子层厚度的区域在[001]方向上出现一定程度的无序化转变倾向.金刚石/硅异质界面处的硅碳原子发生强烈键合,形成平均键长为0.189nm的硅碳键.研究证实,晶格匹配主要呈现界面及其附近硅原子迎合界面碳原子排列的特点. 关键词： 金刚石 硅 异质界面 分子动力学     

在Si(111)上用有机溶胶凝胶甩膜热解法制备(0001)定向的6H-SiC薄膜

在Si(111)衬底上用聚苯乙烯溶胶凝胶甩膜并经950℃真空(10^-3Pa)热解处理法,制备出晶态SiC薄膜.用FTIR,XRD,TEM,RamanXPS等方法研究了SiC薄膜的晶体结构、微结构、组成以及各元素的化学态等性质.结果表明制得的是沿(0001)高度择优取向的晶态6H-SiC薄膜.膜中SiC晶粒沿c轴柱状生长,其最大尺寸约150nm,膜厚约为0.3μm,SiC中的Si/C比约为1.表层有少许污染C(CH和CO)和少量O(Si₂O₃,CO态氧和吸附氧).从对比实验可知,在热解时将甩膜的Si片与另一空白Si片面面相贴可明显增加SiC的生成量. 关键词： 碳化硅 薄膜 溶胶凝胶     

多晶硅薄膜低温生长中的表面反应控制

报道用SiF₄和H₂的间接微波等离子体化学气相沉积方法低温生长多晶硅(poly-Si)薄膜.实验发现,等离子体中的离子、荷电集团对薄膜生长表面的轰击是影响薄膜结晶质量的重要因素之一.通过外加偏压抑制这些荷电粒子的动能是控制表面生长反应、制备高质量ploy-Si薄膜的有效方法.在合适的外加偏压下制备的poly-Si薄膜,氢含量仅约为0.9at%,中心位于520cm^-1的Raman特征峰半高宽约为4.4cm^-1. 关键词： 多晶硅薄膜 低温生长 表面生长反应 外加偏压     

掺杂纳米硅薄膜中电子自旋共振研究

研究了掺杂纳米硅薄膜(nc∶Si∶H)中的电子自旋共振(ESR)及与之相关的缺陷态.样品是用等离子体增强化学气相沉积方法制成,为两相结构,即纳米晶粒镶嵌于非晶本体之中.对掺磷的nc-Si∶H样品,测量出其ESR信号的g值为1.9990—1.9991,线宽ΔH_pp为(40—42)×10^-4T,ESR密度Nss为10¹⁷cm^-3数量级.对掺硼的nc-Si∶H样品,其ESR信号的g值为2.0076—2.0078,ΔH_{关键词： 纳米硅薄膜 微结构 电子自旋共振}     

甲烷浓度对碳化硅基底金刚石薄膜摩擦性能影响

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在碳化硅基底上制备金刚石薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜研究了在不同甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜表面形貌及物相组成,在干摩擦条件下通过往复式摩擦磨损实验测试并计算了已制备金刚石薄膜的摩擦系数和磨损率,结合物相分析及摩擦磨损实验结果分析了甲烷浓度的改变对金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明,由于甲烷气体含量的升高,金刚石薄膜结晶质量下降,薄膜由微米晶向纳米晶转变。摩擦磨损实验结果显示:3%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜耐磨性较好,磨损率为2.2×10^-7 mm³/mN;5%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜摩擦系数最低(0.032),磨损率为5.7×10^-7 mm³/mN,制备的金刚石薄膜的耐磨损性能相比于碳化硅基底(磨损率为9.89×10^-5 mm³/mN)提升了两个数量级,显著提高了碳化硅基底的耐磨性。     

改进型单晶炉提拉系统偏心平衡研究

随着光伏行业的快速发展, 对硅单晶的品质和长晶装备的稳定性的要求也不断提高。直拉法是生产硅单晶的主要方法,通过提高单晶炉副室的高度以扩大单晶硅的生产规模。由于副室高度的大幅增加,且单晶炉提拉头质心相对于旋转轴心有一定距离,对单晶炉整体稳定性有较大影响,从而降低了单晶硅的生产质量。针对此问题,对单晶炉建立可靠的力学分析模型,采用数值仿真方法,对单晶炉整体进行动力学响应分析,计算得到副室高度增加后的单晶炉工作时中钨丝绳下端晶棒的运动规律以及最大摆动幅度,为改进设计提供依据。数值仿真分析表明提高单晶炉副室高度后,提拉头较大的质心偏心是单晶炉提拉系统发生摆动的主要原因。在此基础上提出在提拉头上添加质心调节装置,通过控制系统调节可保证提拉头质心位置在旋转轴线上以降低提拉系统的摆动。     

单晶硅晶格间距的测量技术进展及应用

单晶硅晶格间距是许多重要物理常数测量的基础。本文介绍了硅晶格间距测量技术的发展历程,包括X射线干涉仪直接测量和晶格比较仪间接测量两种方法,以及影响测量结果不确定度的关键因素。得益于晶格间距测量的进展,在纳米尺度,硅晶格间距被国际计量局(BIPM)批准成为新的米定义复现形式。最后介绍了硅晶格在计量学中的应用,以及基于硅晶格实现纳米几何量测量的溯源体系的研究趋势。     

M+/SiO2型强碱性催化剂的制备及表征

以醋酸甲酯、甲醛为原料合成丙烯酸甲酯为探针反应,利用微反色谱实验装置,经过大量实验筛选出具有催化作用的K /SiO2型、Li /SiO2型碱性催化剂,其酯化率效果较好,并对其比表面积(BET)、孔径分布进行了表征和评价。     

Synthesis,Characterization and Application of Amine-Functionalized Hierarchically Micro-Mesoporous Silicon Composites for CO2 Capture in Flue Gas

An efficient CO₂ adsorbent with a hierarchically micro-mesoporous structure and a large number of amine groups was fabricated by a two-step synthesis technique. Its structural properties, surface groups, thermal stability and CO₂ adsorption performance were fully investigated. The analysis results show that the prepared CO₂ adsorbent has a specific hierarchically micro-mesoporous structure and highly uniformly dispersed amine groups that are favorable for the adsorption of CO₂. At the same time, the CO₂ adsorption capacity of the prepared adsorbent can reach a maximum of 3.32 mmol-CO₂/g-adsorbent in the actual flue gas temperature range of 303–343 K. In addition, the kinetic analysis results indicate that both the adsorption process and the desorption process have rapid adsorption/desorption rates. Finally, the fitting of the CO₂ adsorption/desorption experimental data by Avrami’s fractional kinetic model shows that the CO₂ adsorption rate is mainly controlled by the intra-particle diffusion rate, and the temperature has little effect on the adsorption rate.