PECVD沉积参数对非晶硅向微晶硅薄膜转化及微结构的影响

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1、学校代码：10135论文分类号：O644学号：20154014009研究生类别：全日制硕士学位论文PECVD沉积参数对非晶硅向微晶硅薄膜转化及微结构的影响TheeffectofPECVDdepositionparametersonthetransitionandmicrostructurefromamorphoussilicontomicrocrystallinesiliconthinfilms学科门类：理学一级学科：物理学学科、专业：光学研究方向：光电薄膜材料与太阳能电池申请人姓名：翁秀章指导教师姓名：周炳卿二〇一八年六月四日内蒙古师范大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本

2、人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人保证所呈交的论文不侵犯国家机密、商业秘密及其他合法权益。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩

3、印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要微晶硅薄膜材料既具有非晶硅薄膜材料高的光吸收系数，又具有晶体硅材料的高稳定性、长载流子寿命，以及较小光致衰退效应而被国内外专家与市场肯定。对于微晶硅薄膜材料的研究，国内外一般均采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备，设备简单，技术成熟，低温且大面积均匀性好，材料与电池一次成形，成本低。本文参考国内外的研究成果，分析了硅基薄膜的性能和生长机制，对硅基薄膜的制备方法和沉积工艺进行了初步的探索研究，并研究了PECVD沉积工艺对非晶硅向

4、微晶硅转化以及微结构的影响。论文采取射频（13.56MHz）PECVD系统制备硅基薄膜材料。通过X射线衍射谱，紫外可见光透射谱，红外傅里叶吸收谱，拉曼光谱等对样品薄膜进行表征分析，探索了硅烷浓度、射频功率、沉积温度、沉积压强等参数对非晶硅向微晶硅薄膜材料转化的影响，并探究其对材料的结构性质以及光学特性的影响。研究结果表明：1.采用PECVD系统，以硅烷和氢气为反应气源，通过改变射频功率、硅烷浓度来制备氢化硅基薄膜材料。研究了沉积参数的变化对硅基薄膜材料微结构的影响。实验结果表明，随着射频功率的增加，薄膜中氢含量也相应地增大，而光学带隙表现出先增大后减小的规律。当硅烷浓度逐渐降低时，薄膜材料的

5、光学带隙相应地降低，并从非晶硅薄膜逐渐向微晶硅薄膜材料转变，且薄膜材料在晶向（111）方向的晶粒尺寸达到了10.92nm。因此，在高沉积压强、大射频功率、低硅烷浓度条件下可以有效优化并改善硅基薄膜材料的质量，使其从非晶硅薄膜向微晶硅薄膜材料过渡。2.利用PECVD沉积系统，以硅烷和氢气为气源，通过改变衬底温度来制备微晶硅薄膜材料。研究结果表明：随着衬底温度的升高，薄膜中的氢含量在逐渐降低，而薄膜材料中微结构因子表现出相反的趋势，薄膜的晶相表现为从非晶逐渐向微晶转变，且当衬底温度为200℃时，薄膜样品的晶化率达到最大为68.7%。光学带隙表现出单调递减的规律。最终结果表明，优化的其它参数条件下

6、，当衬底温度为200℃时，可以有效地促使非晶硅薄膜向微晶硅薄膜材料转变，即最优衬底沉积温度为200℃。内蒙古师范大学硕士学位论文3.利用PECVD沉积系统，以硅烷和氢气为气源，通过变化沉积压强来研究硅基薄膜材料的微结构。研究结果表明：薄膜样品的光学带隙随着沉积压强的升高而减小，薄膜逐渐从非晶态向微晶态转化，且薄膜样品的晶化率从51.6%增加到62.8%。薄膜氢含量减小而结构因子随之增大，薄膜样品表面会呈现出一些不均匀性现象。关键字：PECVD，硅基薄膜，微晶硅薄膜，微结构，光学特性内蒙古师范大学硕士学位论文ABSTRACTMicrocrystallinesiliconthinfilmmate

7、rialhasbothhighlightabsorptioncoefficientofamorphoussiliconthinfilmmaterials,butalsohashighstabilityofcrystallinesiliconmaterials,longlifeofcarrier,andthelittlelightrecessioneffect.Sotheyhavebeenrecognizedb