熱絲CVD法低溫快速沉積碳化硅基硅納米晶薄膜的研究.pdf

1、全硅疊層太陽能電池是第三代太陽能電池概念中的一種，因與硅工藝兼容而受到普遍關注。其中核心的部分即是帶隙可調的硅基介質硅納米晶薄膜。與氧化硅及氮化硅相比，碳化硅作為硅納米晶基質，具有勢壘高度低的獨特優(yōu)勢，從而可以具有更大的傳導電流。目前，成熟的碳化硅基硅納米晶(Si-NC∶ SiC)薄膜的沉積方法主要是低溫沉積與高溫退火相結合的二步法。這種方法一方面復雜，另一方面需要高溫過程，限制了它的應用范圍。本論文工作是用熱絲化學氣相沉積法實現(xiàn)碳化硅

2、基硅納米晶薄膜在低溫下快速沉積的研究。
　　論文首先介紹了全硅疊層太陽能電池的概念、原理、發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，隨后比較并分析了HWCVD法的特點。然后通過改變反應氣體中甲烷、硅烷的配比、改變襯底和熱絲溫度，研究所沉積Si-NC∶ SiC薄膜的結構特點。表征方法包括Raman，XRD，SEM，F(xiàn)TIR，透射譜、Hall等。結果表明:(1)所沉積的薄膜具有Si-NC∶SiC的結構特征，納米晶硅的尺寸約為10nm。(2)當熱絲溫度和襯

3、底溫度分別為1900℃和300℃，甲烷氣體比例(R=CH4/(CH4+SiH4+H2))由5％增加到25％時，納米晶硅的尺寸由16nm減小至8nm，薄膜晶化率由29.1％減小至8.5％，薄膜的生長速率由21.3 nm/min減小至13.6nm/min，薄膜的光學帶隙由2.01eV增加至2.19eV，并且薄膜的致密性會提高。從納米晶硅的生長模型和氫氣在反應過程中的作用很好的解釋了以上結果。(3)保持熱絲溫度TF不變時，提高襯底溫度TS會提