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作者：孙晓飞大连理工大学

学位级别：硕士

随着社会的进步,能源消耗不断上升,传统能源难以长久支撑日益增长的能源需求,新能源的发展备受各国关注。以半导体材料为基础的太阳能电池,能够实现光能与电能的转换,是一种极具发展前景的新型能源。硅作为一种蕴藏丰富、无毒无害的半... 详细信息

随着社会的进步,能源消耗不断上升,传统能源难以长久支撑日益增长的能源需求,新能源的发展备受各国关注。以半导体材料为基础的太阳能电池,能够实现光能与电能的转换,是一种极具发展前景的新型能源。硅作为一种蕴藏丰富、无毒无害的半导体材料,在光伏太阳能电池研究领域得到广泛关注。同时硅材料也可以应用在平板显示器等其它半导体领域。 RF-PECVD是制备氢化非晶硅薄膜的有效方法,具有工艺简单,可进行大面积沉积等优点,但此方法的沉积速率较低,而且在高功率下等离子体对生长薄膜的的轰击效应,不利于晶化。热丝法(HWCVD)是沉积多晶硅的有效方法,该方法沉积速率快,且高温热丝促进气体充分分解,有利于晶化。但是,过快的沉积速率使薄膜结构不够致密,在空气中容易氧化。考虑到RF-PECVD和HWCVD的利弊,本文将两种方法结合起来,在普通载玻片和聚酰亚胺等衬底上沉积硅薄膜,系统考察了热丝到衬底距离、射频功率、气体流量等参数对薄膜结构和性能的影响。利用HWCVD-PECVD技术,在衬底上沉积硅薄膜。改变热丝到衬底的距离、射频功率、氢气流量,利用拉曼光谱、X射线衍射仪、紫外可见吸收光谱、红外光谱、原子力显微镜分别研究了薄膜的晶化率、晶体结构、禁带宽度、键合结构、表面形貌的变化规律。结果表明,热丝到衬底的距离减小有助于薄膜的晶化、禁带宽度减小、薄膜晶体的择优取向由(111)晶面向更适合制备太阳能电池的(220)晶相转变,RF-PECVD的引入有助于(220)晶面择优生长。射频功率的提高有助于晶化,但当上升到200W以上时晶化率反而下降,粗糙度也随之增大。随着氢气浓度的提高,薄膜的晶化率随着增大,薄膜键合态中的氢气含量随之减少,薄膜的缺陷也随之减少,禁带宽度有先增大后减小的趋势。

关键词：多晶硅薄膜射频等离子体增强化学气相沉积热丝气相沉积

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HWCVD与RF-PECVD复合技术制备微晶硅薄膜的性能

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中国表面工程 2012年第4期25卷 84-88页

作者：孙晓飞张贵锋侯晓多冯煜东大连理工大学材料学院三束材料改性教育部重点实验室辽宁大连116024 兰州物理研究所表面工程国家重点实验室兰州730000

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)和射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)相结合的技术,在普通载玻片和聚酰亚胺衬底上沉积制备微晶硅薄膜。系统考查了热丝到衬底的距离对沉积薄膜结构和性能的影响规律,用拉曼光谱仪、X-射线衍射仪(XRD)、紫... 详细信息

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)和射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)相结合的技术,在普通载玻片和聚酰亚胺衬底上沉积制备微晶硅薄膜。系统考查了热丝到衬底的距离对沉积薄膜结构和性能的影响规律,用拉曼光谱仪、X-射线衍射仪(XRD)、紫外可见光纤光谱仪对薄膜的晶化率、微观结构和光学性能进行研究。结果表明:薄膜沉积速率最高可达到0.73nm/s,晶化率和禁带宽度分别可以在0%～78%和0.86～1.28eV变化,射频等离子体的引入有助于多晶硅薄膜的(220)择优生长,HWCVD的引入有助于薄膜晶化。

关键词：微晶硅薄膜射频等离子体增强化学气相沉积热丝气相沉积

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甲烷浓度对硬质合金微型立铣刀表面生长金刚石涂层的影响

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集成技术 2017年第4期6卷 10-19页

作者：张松全王陶唐永炳中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心深圳518055

金刚石涂层的应用可显著提升刀具使用寿命。文章采用钽丝为热丝,氢气、甲烷为反应气体,通过热丝气相沉积法在不同甲烷浓度下对硬质合金立铣刀表面进行沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱对不同甲烷浓度下金刚石涂层的表面形... 详细信息

金刚石涂层的应用可显著提升刀具使用寿命。文章采用钽丝为热丝,氢气、甲烷为反应气体,通过热丝气相沉积法在不同甲烷浓度下对硬质合金立铣刀表面进行沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱对不同甲烷浓度下金刚石涂层的表面形貌、涂层质量进行分析。结果显示,随着甲烷浓度增加,涂层中二次形核率增加、金刚石晶粒尺寸变小,金刚石晶粒能够完好地嵌入到硬质合金表面形成机械锁扣结构,提高膜-基结合强度,但过高的甲烷浓度使得活性氢原子对石墨的刻蚀强度减弱,使得涂层中金刚石晶粒晶界处非金刚石碳相含量逐渐增加,涂层质量下降。当甲烷浓度为3%时,硬质合金立铣刀表面金刚石涂层结晶度高、晶粒间接触紧密、涂层中非金刚石碳相含量低、膜-基结合强度高,端刃处未出现涂层剥落现象。文章工作有助于理解热丝气相沉积法中碳源浓度对表面金刚石涂层沉积效果及涂层失效的影响,使硬质合金立铣刀表面金刚石涂层沉积工艺得到进一步优化。

关键词：热丝气相沉积金刚石涂层硬质合金微型立铣刀膜-基结合强度

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