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时间:2019-03-13
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1、辽宁工业大学硕士学位论文原子层沉积AZO薄膜及晶硅表面钝化研究专业:材料物理与化学研究生:冯嘉恒指导教师:唐立丹副教授辽宁工业大学材料科学与工程学院二〇一五年三月MasterThesisStudyonAZOThinFilmsFabricatedbyAtomicLayerDepositionandSurfacePassivationonCrystallineSiliconSpeciality:MaterialsPhysicsandChemistryCandidate:FENGJia-hengSupervisor:
2、AssociateProfessorTANGLi-danLiaoningUniversityofTechnologyJinzhou,121001,ChinaMarch2015摘要AZO薄膜是在ZnO中掺入Ⅲ族元素Al后而形成的,该薄膜不仅具有较高的载流子浓度和低电阻率,而且具有较好的光透过性,是一种优秀的透明导电薄膜。AZO薄膜成本低廉、接近氧化铟锡薄膜的电阻率,是目前最有可能替代ITO薄膜,在发光二极管、薄膜晶体管、太阳能电池等领域展示了良好发展前景。本文采用原子层沉积技术在石英基体上制备AZO薄膜,利用椭圆
3、偏振仪、原子力显微镜、X射线衍射仪、Raman光谱仪、紫外可见分光光度计、PL光谱、X射线光电子能谱仪、Hall效应测试仪系统地对样品的生长速率、表面形貌、晶体结构、薄膜成分、光学与电学性能进行了表征和分析,并利用AZO钝化晶硅表面并研究其钝化机理。研究不同铝锌循环比例对AZO薄膜性能的影响表明,随着铝锌循环比例增加,纤锌矿结构的AZO薄膜的(002)晶面生长受到抑制,晶粒尺寸减小,薄膜内晶界与缺陷增多;电阻率先降低后升高,铝锌循环比例为1:19,电阻率最低,所有AZO薄膜可见光透射率大于80%,紫外吸收边出现
4、蓝移现象,光学禁带宽度提高。研究不同沉积温度对AZO薄膜性能的影响表明,沉积温度升高,纤锌矿结构的AZO(100)晶面生长受到抑制,促进了(002)晶面生长,表现出明显c轴取向;晶体质量先提高后降低,当沉积温度为150℃时,薄膜的晶体质量最佳,缺陷浓度最低,电阻率-4最低,为4.61×10Ω•cm;AZO薄膜的可见光透射率均大于80%,紫外吸收边出现蓝移。AZO薄膜钝化p型晶硅表面性能的研究表明,AZO钝化p型晶硅,少子寿命由钝化前的4.27μs提升至钝化后的49.97μs,少子寿命提升近11倍,表面复合速率由
5、钝化前3Seff≦5.3×10cm/s,降低为Seff≦500cm/s,表面复合速率降低了一个数量级,说明AZO薄膜具有良好的晶硅钝化效果,该种钝化机制属于化学钝化。关键词:铝参杂氧化锌;原子层沉积;低温生长;晶态薄膜;太阳能电池钝化IAbstractAZOfilmthatzincoxidedopedwithaluminumelementsisanexcellenttransparentconductingfilmsbecauseofhighcarrierconcentration,goodtransmitta
6、nce,lowresistivityclosetotheindiumtinoxidethinfilmsandlowcost.ItisthemostpromisingalternativetoITOfilmtoapplyonthesefieldsuchaslightemittingdiodes,transistors,solarcellsandsoon.InthispaperAl-dopedzincoxide(AZO)filmswerepreparedonquartzsubstratesbyusingatomic
7、layerdeposition.Thegrowthrate,surfacemorphology,structure,compositionandelectricpropertieswerestudiedbyusingspectroscopicellipsometer,atomicforcemicroscopy,X-raydiffraction,Ramanspectroscopy,UV-visiblespectrophotometer,PLspectroscopy,X-rayphotoelectronspectr
8、oscopyandHallmeasurement.AZOthinfilmswereusedtosurfacepassivateofcrystallinesiliconandthemechanismofsurfacepassivatewasdiscussed.TheeffectofvariousratioofaluminumandzinconAZOthinfilmswerestudied
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