磁控濺射制備氮化硅薄膜特性研究.pdf

1、制備減反射薄膜是多晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)中最重要的一道工序，這層薄膜不但可以增加光透過，降低光反射，而且還具有表面鈍化和體鈍化的作用。目前工業(yè)生產(chǎn)中主要使用等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)制備含氫的氮化硅薄膜，由于它使用爆炸性氣體，使得生產(chǎn)過程中存在著安全隱患，而磁控濺射就能避免上述問題，它可以在低溫條件下制備非晶的氮化硅薄膜，所以探索使用磁控濺射制備氮化硅薄膜的條件就顯得很必要。 本論文探索了制備氮化硅薄膜的工藝條件，研究了薄膜的

2、增透減反特性和鈍化特性。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究了減反射層的光致發(fā)光特性，研究這層薄膜能否發(fā)生下轉(zhuǎn)換作用是第三代太陽(yáng)電池研究領(lǐng)域中一個(gè)重要方面。 本文以石英玻璃和拋光硅片做襯底，采用射頻磁控反應(yīng)濺射法，通過改變Ar/N<,2>流量比得到一系列氮化硅薄膜。用分光光度計(jì)對(duì)薄膜的光學(xué)特性進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)在石英上制備的薄膜透過率可以達(dá)到90％以上；X射線光電子能譜(XPS)表明薄膜中出現(xiàn)了Si<,3>N<,4>成分，且薄膜全部為富硅薄

3、膜；原子力顯微鏡(AFM)圖顯示了在拋光硅片上制備出的薄膜比較平整、致密，從而有利于減少光的漫反射?？梢钥闯龃趴貫R射制備的薄膜在太陽(yáng)電池的吸收波段內(nèi)具有很好的透光性，純N<,2>條件下制備的薄膜比使用Ar和N<,2>混合氣體條件下制備的薄膜中的SiN<,x>含量要低；隨著氮?dú)饬髁康脑黾?，薄膜中出現(xiàn)了微孔，缺陷態(tài)增加，大大影響到薄膜的光學(xué)特性和結(jié)構(gòu)，并對(duì)微孔的形成機(jī)制進(jìn)行了解釋。 隨后在高純N<,2>中對(duì)薄膜進(jìn)行高溫退火，研究了退

4、火前后氮化硅薄膜氫含量的變化，眾所周知，由于氫可以向硅中擴(kuò)散，和缺陷、晶界等處的懸掛鍵結(jié)合，消除其活性，從而獲得更高的少子壽命。適量的H會(huì)對(duì)表面起到鈍化作用，而過高的氫含量會(huì)對(duì)膜的結(jié)構(gòu)、密度、折射率、應(yīng)力及耐腐蝕性等均有不利影響。因此研究磁控濺射中氫含量的來(lái)源以及退火對(duì)氫的影響就顯得很有必要，傅立葉紅外光譜(FTIR)表明退火后薄膜的氫含量有所降低，AFM圖顯示退火后薄膜更加致密。 同時(shí)對(duì)這層薄膜能否發(fā)生下轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行了研究。通