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基于氢等离子体处理改善氢化非晶硅/晶体硅界面钝化效果的工艺研究

Investigation of Improving a-Si∶H/c-Si Interface Passivation Quality by Hydrogen Plasma Treatment Process

作     者:王楠 钟奇 周玉琴 WANG Nan;ZHONG Qi;ZHOU Yu-qin

作者机构:中国电子科技集团公司第四十六研究所半导体硅外延材料部天津300220 上海米蜂激光科技有限公司上海201306 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 

出 版 物:《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期:2019年第48卷第10期

页      面:1912-1919页

学科分类:08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程(可授工学、理学学位)] 

基  金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CBA00705) 天津市自然科学基金(18JCYBJC41800) 天津市科技计划项目(18ZXJMTG00300) 

主  题:氢等离子体处理 氢化非晶硅/晶体硅界面钝化 后退火处理 钝化机理 

摘      要:薄层a-Si∶H钝化技术对于提高硅异质结太阳能电池的效率至关重要,通常有三类工艺可显著改善a-Si∶H薄膜的钝化效果:晶硅表面湿化学处理(薄膜沉积前);氢等离子体处理(薄膜沉积过程中);后退火处理(薄膜沉积后)。该论文基于等离子增强型化学气相沉积系统,采用氢等离子处理和后退火处理改善a-Si∶H/c-Si界面的钝化效果,样品的有效少数载流子寿命最高达到1 ms,并研究了射频功率密度、腔体压力、氢气流量等工艺参数对钝化效果的影响;采用光发射谱、台阶仪等对氢等离子体处理所涉及的物理过程进行研究,得出该工艺对a-Si∶H薄膜具有刻蚀作用;根据钝化效果和刻蚀速率的关系,得出低刻蚀速率由于给予薄膜充足的时间进行结构弛豫或重构,显著改善钝化效果;基于快速热退火方法进一步改善钝化效果,采用傅里叶变换红外光谱对a-Si∶H薄膜的钝化机理进行研究,并基于化学退火模型进行讨论;采用透射电镜研究了a-Si∶H/c-Si界面的微结构,并没有观测到影响钝化效果的外延生长。

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