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退火对Ge诱导晶化多晶Si薄膜结晶特性的影响

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物理学报 2012年第19期61卷 484-489页

作者：康昆勇邓书康申兰先孙启利郝瑞亭化麒麟唐润生杨培志李明可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室太阳能研究所云南师范大学昆明650092

本文采用磁控溅射法,衬底温度500℃下在硅衬底上分别制备具有Ge填埋层的a-Si/Ge薄膜和a-Si薄膜,并进行后续退火,采用Raman光谱、X射线衍射、原子力显微镜及场发射扫描电镜等对所制薄膜样品进行结构表征.结果表明,Ge有诱导非晶硅晶化的作... 详细信息

本文采用磁控溅射法,衬底温度500℃下在硅衬底上分别制备具有Ge填埋层的a-Si/Ge薄膜和a-Si薄膜,并进行后续退火,采用Raman光谱、X射线衍射、原子力显微镜及场发射扫描电镜等对所制薄膜样品进行结构表征.结果表明,Ge有诱导非晶硅晶化的作用,并得出以下重要结论:衬底温度为500℃时生长的a-Si/Ge薄膜,经600℃退火5 h Ge诱导非晶硅薄膜的晶化率为44%,在相同的退火时间下退火温度提高到700℃,晶化率达54%.相同条件下,无Ge填埋层的a-Si薄膜经800℃退火5 h薄膜实现晶化,晶化率为46%.通过Ge填埋层诱导晶化可使在相同的条件下生长的非晶硅晶薄膜的晶化温度降低约200℃.Ge诱导晶化多晶Si薄膜在Si(200)方向具有高度择优取向,且在此方向对应的晶粒尺寸约为76 nm.通过Ge诱导晶化制备多晶Si薄膜有望成为制备高质量多晶Si薄膜的一条有效途径.

关键词：多晶硅薄膜非晶硅诱导晶化

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非晶硅薄膜的金属诱导晶化研究现状

表面技术 2011年第5期40卷 97-100页

作者：田跃生宁夏职业技术学院银川750002

概述了非晶硅薄膜的金属诱导晶化原理,介绍了Al,Ni两种金属诱导非晶硅薄膜晶化的一般规律,详细探讨了金属诱导条件下非晶硅薄膜的本质晶化机理,旨在为非晶硅薄膜的低温成核、晶化机理研究和多晶硅薄膜的研发制备提供实验支持与理论参考。

关键词：非晶硅薄膜诱导晶化

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常压下籽晶诱导翡翠玻璃料晶化

材料导报 2020年第S1期34卷 94-96页

作者：郭志超藏金浩王金龙刘岩新乡学院物理与电子工程学院新乡453003 郑州大学物理工程学院郑州450052

天然翡翠可能是形成于高温、高压条件,人工合成翡翠就普遍依此展开探索,但苛刻的制备条件使得人造翡翠成本较高,产品也都未商业化。合成翡翠的困难是实现翡翠玻璃质到硬玉矿物晶体的转化,这也是研究开发低成本合成翡翠的瓶颈。鉴于此,... 详细信息

天然翡翠可能是形成于高温、高压条件,人工合成翡翠就普遍依此展开探索,但苛刻的制备条件使得人造翡翠成本较高,产品也都未商业化。合成翡翠的困难是实现翡翠玻璃质到硬玉矿物晶体的转化,这也是研究开发低成本合成翡翠的瓶颈。鉴于此,本工作针对常压下实现翡翠玻璃质晶化的难题,利用籽晶诱导促使翡翠玻璃料晶化的方法制备样品,并对制备产物进行分析测试,样品的X衍射分析表明,合成样品结晶物为硬玉(NaAlSi2O6),又用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分别对样品的形貌、介观和微观结构进行了测量及分析,样品的SEM结果显示晶体表面存在片状和片体团簇的花朵状结构,TEM结果显示样品内有完整的不同取向的晶格条纹。结果显示,样品中存在微观孔洞和微裂纹,质量达不到宝石级别,但实现了常压下由翡翠玻璃料到NaAlSi 2O 6矿物晶体的转化。

关键词：翡翠籽晶玻璃质矿物晶体诱导晶化

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单晶硅外延生长晶化硅薄膜的研究

人工晶体学报 2017年第12期46卷 2337-2342页

作者：杨启鸣杨雯段良飞姚朝辉杨培志云南师范大学可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室昆明650500 云南师范大学太阳能研究所昆明650500

采用P型单晶硅片为衬底,并经混合酸溶液腐蚀抛光、清洗后,利用射频磁控溅射镀膜系统在其表面制备非晶硅薄膜;再结合快速光热退火工艺,于N2气氛下480℃退火30 min,得到晶化硅薄膜;利用光学金相显微镜、XRD衍射仪和拉曼散射光谱(Raman)仪... 详细信息

采用P型单晶硅片为衬底,并经混合酸溶液腐蚀抛光、清洗后,利用射频磁控溅射镀膜系统在其表面制备非晶硅薄膜;再结合快速光热退火工艺,于N2气氛下480℃退火30 min,得到晶化硅薄膜;利用光学金相显微镜、XRD衍射仪和拉曼散射光谱(Raman)仪对单晶硅衬底和晶化硅薄膜进行结构和性能表征。研究了混合酸溶液对单晶硅表面腐蚀效果、籽晶诱导外延生长晶化硅薄膜的物相结构和薄膜带隙。结果表明:采用混合酸溶液腐蚀后得到表面平整、光滑的单晶硅衬底;非晶硅薄膜经过快速退火后受籽晶诱导生成晶化硅薄膜,其晶相沿单晶硅衬底取向择优生长;随着非晶硅薄膜厚度从80 nm增加到280 nm,晶化后硅薄膜的表面粗糙度逐渐减小,晶化率从90.0%逐渐降低到37.0%;晶粒尺寸从6.65 nm逐渐减小到1.71 nm;带隙从1.18 e V逐渐升高到1.52 e V。

关键词：诱导晶化外延退火硅薄膜晶化率

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脉冲磁控溅射沉积微晶硅薄膜的研究

脉冲磁控溅射沉积微晶硅薄膜的研究

作者：梁凤敏湖南大学

学位级别：硕士

能源危机和环境污染是人类可持续发展面临的严峻问题，而太阳能电池作为光伏转换器件，能有效地解决这一难题。由于硅基薄膜太阳能电池在降低成本和提高转化效率方面具有巨大的潜力，已经引起了社会的广泛关注。微晶硅电池具有较高载流... 详细信息

能源危机和环境污染是人类可持续发展面临的严峻问题，而太阳能电池作为光伏转换器件，能有效地解决这一难题。由于硅基薄膜太阳能电池在降低成本和提高转化效率方面具有巨大的潜力，已经引起了社会的广泛关注。微晶硅电池具有较高载流子迁移率和良好的光学稳定性，能克服非晶硅电池的不足，并且通过与非晶硅电池串联形成的叠层电池能扩展光谱响应范围，提高电池稳定性和转化效率。因此，开展微晶硅薄膜太阳能电池方面的研究，制备出优质本征微晶硅薄膜，有利于促进硅基薄膜太阳能电池产业的发展。本文采用脉冲磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了微晶硅薄膜，利用X射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见分光光谱计、原子力显微镜和扫描电镜对样品进行表征，研究了磁控溅射沉积工艺条件对硅薄膜结构和性质的影响。采用磁控溅射法沉积，通过研究靶材结构得到：以晶体硅为靶材制备硅薄膜的结晶性能要明显优于非晶硅靶，且薄膜光学带隙较小;溅射晶粒尺寸较大的多晶硅靶有利于沉积硅薄膜的形核结晶。随着氢气分压的增加，硅薄膜结晶性能增强，沉积速率降低，光学带隙逐渐减小;增加衬底温度，硅薄膜结晶性能先增大后减小，沉积速率变化很小，光学带隙先减小后增大;随着溅射功率的增加，硅薄膜结晶性能增强，沉积速率增加，光学带隙单调减小。通过优化沉积工艺参数，以多晶硅为靶材，在氢气分压3.6Pa、衬底温度400℃和溅射功率180W条件下制备的微晶硅薄膜具有最优的结晶性能，晶化率和晶粒尺寸分别为72.0%和19.8nm，光学带隙为1.19eV，薄膜沉积速率为0.48nm/s。为了提高沉积硅薄膜的结晶性能，分别利用两种工艺诱导硅薄膜晶化。采用中能离子束辅助沉积工艺引入同质过渡层后，使磁控溅射制备硅薄膜的结晶性能有较大幅度提高。采用金属铝诱导非晶硅薄膜晶化，通过增加铝膜厚度，升高退火温度和延长退火时间均有利于硅薄膜由非晶态向晶态结构的转变，提高硅薄膜结晶性能，减小薄膜光学带隙。

关键词：微晶硅薄膜结晶性能磁控溅射诱导晶化

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Pd-Si薄膜系统中的相变及其热力学解释

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