微晶硅薄膜的生長過程與晶化機(jī)械研究.pdf

1、微晶硅薄膜具有與非晶硅薄膜相同的低溫制備、工藝簡單、便于大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率和較好的光照穩(wěn)定性，所以有望發(fā)展成為一種制造高性價(jià)比太陽能電池的材料。微晶硅薄膜生長過程中產(chǎn)生晶粒的數(shù)量及尺寸對薄膜性能有很大影響。本課題采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)分別制備了不同沉積時(shí)間、不同氫稀釋比、不同襯底溫度的三個(gè)系列微晶硅薄膜樣品，利用X射線衍射分析、透射電子顯微分析、高分辨透射電子顯微分析等檢測手段研究了各組

2、薄膜的晶化程度和微結(jié)構(gòu)，分析了薄膜的生長過程，從氫稀釋比和襯底溫度兩個(gè)方面討論了薄膜的晶化機(jī)制。研究結(jié)果表明:
　　(1)PECVD系統(tǒng)沉積微晶硅薄膜的生長過程為:沉積初期首先快速生長出厚度達(dá)數(shù)十納米的非晶膜層，之后出現(xiàn)納米晶粒與非晶薄膜交替生長，非晶膜層逐步過渡到晶化薄膜;隨后薄膜晶化率提高，晶粒尺寸增大，薄膜生長表面愈加有利于沉積粒子規(guī)整排列，如此形成良性循環(huán)，促使薄膜晶化率和晶粒尺寸不斷增加，薄膜生長速率不斷提高。并且薄膜生

3、長過程中不同尺寸納米晶粒與非晶薄膜同時(shí)生長，使薄膜晶化程度與微結(jié)構(gòu)橫向分布不均勻。
　　(2)隨氫稀釋條件增強(qiáng)，薄膜晶化率、晶粒尺寸呈先升后降的變化趨勢。氫稀釋可以增強(qiáng)沉積粒子表面擴(kuò)散、破壞Si-Si弱鍵，促進(jìn)薄膜晶化;但過度的氫稀釋阻礙沉積粒子的釋氫反應(yīng)并產(chǎn)生SiHn重基團(tuán)，不利于薄膜晶化。
　　(3)隨襯底溫度的升高，薄膜晶化率、晶粒尺寸呈先升后降的變化趨勢。襯底溫度的升高有助于增強(qiáng)沉積粒子表面擴(kuò)散，促進(jìn)薄膜晶化;但過高