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(guān)注。其中核心的部分即是帶隙可調(diào)的硅基介質(zhì)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(zhì)，具有勢壘高度低的獨(dú)特優(yōu)勢，從而可以具有更大的傳導(dǎo)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(jié)合的二步法。這種方法一方面復(fù)雜，另一方面需要高溫過程，限制了它的應(yīng)用范圍。本論文工作是用熱絲化學(xué)氣相沉積法實(shí)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(diǎn)。然后通過改變反應(yīng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)。表征方法包括Raman，XRD，SEM，F(xiàn)TIR，透射譜、Hall等。結(jié)果表明:(1)所沉積的薄膜具有Si-NC∶SiC的結(jié)構(gòu)特征，納米晶硅的尺寸約為10nm。(2)當(dāng)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(shí)，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(xué)帶隙由2.01eV增加至2.19eV，并且薄膜的致密性會(huì)提高。從納米晶硅的生長模型和氫氣在反應(yīng)過程中的作用很好的解釋了以上結(jié)果。(3)保持熱絲溫度TF不變時(shí)，提高襯底溫度TS會(huì)提