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非晶硅薄膜厚度及特性对准分子激光晶化的影响

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表面技术 2018年第4期47卷 109-114页

作者：李小龙黄鹏张慧娟李栋田雪雁李良坚刘政京东方科技集团股份有限公司北京100176

目的增加准分子激光晶化最优能量密度的工艺窗口以及提高晶化后多晶硅晶粒尺寸的均匀性,并最终改善低温多晶硅薄膜晶体管(Low Temperature Poly Silicon Thin Film Transistor,LTPS TFT)的特性。方法采用PECVD技术在玻璃基板上沉积不同... 详细信息

目的增加准分子激光晶化最优能量密度的工艺窗口以及提高晶化后多晶硅晶粒尺寸的均匀性,并最终改善低温多晶硅薄膜晶体管(Low Temperature Poly Silicon Thin Film Transistor,LTPS TFT)的特性。方法采用PECVD技术在玻璃基板上沉积不同厚度及折射率的非晶硅薄膜(Amorphous Silicon Film)。利用高温退火炉脱氢后进行准分子激光退火(Excimer Laser Annealing,ELA),完成非晶硅到多晶硅的转变。通过扫描电镜、原子力显微镜对多晶硅晶粒尺寸以及表面粗糙度进行分析,后续完成薄膜晶体管后利用I-V测试机台对器件特性进行测试。结果随着非晶硅薄膜厚度的增加,准分子激光晶化的最优能量密度(Optimal Energy Density,OED)以及工艺窗口(OED Margin)均增加,当膜层厚度大于等于47 nm时,OED Margin均为25 mJ/cm^2。当膜厚为47 nm时,多晶硅晶粒尺寸均匀性为0.64,也处于较优的水平。非晶硅薄膜折射率为4.5时,形成的多晶硅晶粒尺寸均匀性为0.45,远优于折射率为4.38时的多晶硅晶粒尺寸均匀性。折射率为4.5的非晶硅薄膜形成未掺杂的LTPS TFT(PMOS)迁移率为120.6 cm^2/(V?s),阈值电压为-1.4 V,关态电流为53 pA;折射率为4.38时的迁移率为112.4 cm^2/(V?s),阈值电压为-2.0 V,关态电流为71 pA。结论当非晶硅膜厚为47 nm时,准分子激光晶化的OED Margin以及晶化后的多晶硅晶粒尺寸均处于较优的水平。另外,提高非晶硅薄膜折射率同样有利于改善多晶硅晶粒尺寸均匀性以及薄膜晶体管转移特性。

关键词：非晶硅薄膜准分子激光晶化折射率薄膜晶体管器件特性

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非晶硅薄膜应力研究

太阳能学报 1989年第4期10卷 394-399页

作者：庞大文李悦葛培文麦振洪北京工业大学无线电系中国科学院物理研究所

应用x射线衍射技术,发展了一种自动测定晶体曲率半径的方法,通过测量两种不同工艺制备的非晶硅膜,比较其内应力。单晶硅衬底的曲率半径反比于膜厚,单位膜厚所产生的应力只依赖于膜的沉积工艺,而与膜厚无关。

关键词：非晶硅薄膜薄膜应力研究

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非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究

红外与激光工程 2015年第3期44卷 959-963页

作者：秦娟娟邵景珍刘凤娟方晓东中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031

利用Kr F准分子激光器晶化非晶硅薄膜,研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明,在激光频率为1... 详细信息

利用Kr F准分子激光器晶化非晶硅薄膜,研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明,在激光频率为1 Hz的条件下,能量密度约为180 m J/cm2时,准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变;当大于晶化阈值180 m J/cm2小于能量密度230 m J/cm2时,随着激光能量密度增大,薄膜晶化效果越来越好;激光能量密度为230 m J/cm2时,晶化效果最好、晶粒尺寸最大,约60 nm,并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长;脉冲次数50次以后对晶化的影响不大。

关键词：准分子激光退火非晶硅薄膜多晶硅能量密度脉冲次数

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非晶硅薄膜光谱响应研究

半导体光电 2013年第6期34卷 1002-1004页

作者：曲鹏程刘爽陈逢彬张尚剑陈德军刘永何存玉尹潘薇电子科技大学光电信息学院成都610054 成都言伯科技有限公司成都610031

利用Matlab软件计算了基于本征吸收的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真出由多个不同带隙的薄膜组成的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真了薄膜厚度、光学禁带宽度参数对非晶硅薄膜光谱响应的影响,设计出一种渐变带隙的非晶硅薄膜。结果表明渐变带隙... 详细信息

利用Matlab软件计算了基于本征吸收的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真出由多个不同带隙的薄膜组成的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真了薄膜厚度、光学禁带宽度参数对非晶硅薄膜光谱响应的影响,设计出一种渐变带隙的非晶硅薄膜。结果表明渐变带隙的非晶硅薄膜能有效拓宽薄膜的光谱响应范围,也能提高光谱中对各个波长的响应值。

关键词：非晶硅薄膜光谱响应渐变带隙

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退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响

人工晶体学报 2011年第2期40卷 370-373,378页

作者：焦栋茂王新征李洪涛郭烈萍蒋百灵西安理工大学材料科学与工程学院西安710048

基于铝诱导非晶硅薄膜固相晶化方法,利用直流磁控溅射离子镀技术制备了Al/Si/…Al/Si/glass周期性结构的薄膜。采用真空退火炉对Al/Si多层薄膜进行了500℃退火实验,通过透射电子显微镜(TEM)分析了不同退火时间下Al/Si多层薄膜截面形貌... 详细信息

基于铝诱导非晶硅薄膜固相晶化方法,利用直流磁控溅射离子镀技术制备了Al/Si/…Al/Si/glass周期性结构的薄膜。采用真空退火炉对Al/Si多层薄膜进行了500℃退火实验,通过透射电子显微镜(TEM)分析了不同退火时间下Al/Si多层薄膜截面形貌的变化规律,并结合扩散过程探讨了退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响机理。研究结果表明:在铝诱导非晶硅薄膜固相晶化过程中,在退火过程的初期,晶态硅薄膜的生长主要来源于因Al的存在而形成的硅初始晶核数量增加的贡献。随退火时间的延长,晶态硅薄膜的生长主要是依靠临界浓度线已推进区域中未参与形核的硅原子扩散至初始晶核位置并进行外延生长来实现的。经500℃退火1 h后,Al/Si薄膜的截面形貌中出现了沿Si(111)晶面生长的栾晶组织。

关键词：退火时间非晶硅薄膜晶化扩散

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电场辅助铝诱导晶化非晶硅薄膜

人工晶体学报 2010年第4期39卷 862-866,871页

作者：夏冬林王慧芳石正忠张兴良李蔚武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室武汉430070

以氢气稀释的硅烷和氢气为反应气体,利用PECVD法先在玻璃衬底上生长非晶硅薄膜,然后利用磁控溅射法在非晶硅薄膜上镀制铝膜,最后将镀有铝膜的非晶硅薄膜样品置于快速热处理炉中,在外加电场辅助条件下,在氮气气氛下对薄膜样品进行退火制... 详细信息

以氢气稀释的硅烷和氢气为反应气体,利用PECVD法先在玻璃衬底上生长非晶硅薄膜,然后利用磁控溅射法在非晶硅薄膜上镀制铝膜,最后将镀有铝膜的非晶硅薄膜样品置于快速热处理炉中,在外加电场辅助条件下,在氮气气氛下对薄膜样品进行退火制备多晶硅薄膜。本论文研究了不同外加电场强度和退火时间对非晶硅薄膜晶化的影响。利用XRD、SEM和Raman等测试方法对薄膜样品的晶相结构、表面形貌和晶化程度进行了表征。实验结果表明,在外加横向电场辅助铝诱导晶化的条件下,非晶硅薄膜在500℃低温下成功地转化成多晶硅薄膜,并且随着横向电场强度的增大以及退火时间的延长,薄膜的晶化程度增强,晶粒尺寸增大。

关键词：非晶硅薄膜多晶硅薄膜金属诱导晶化等离子体增强化学气相沉积

铝诱导非晶硅薄膜的场致低温快速晶化及其结构表征

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物理学报 2004年第2期53卷 582-586页

作者：陈一匡林揆训罗志梁锐生周甫方汕头大学物理系汕头515063

铝诱导非晶硅薄膜晶化可以降低退火温度、缩短退火时间 ,是制备多晶硅薄膜的一种重要方法 .在此基础上 ,通过在退火过程中加入电场加速了界面处硅、铝原子间的互扩散 ,实现了非晶硅薄膜的快速低温晶化 .实验结果表明 ,外加电场 ,退火温... 详细信息

铝诱导非晶硅薄膜晶化可以降低退火温度、缩短退火时间 ,是制备多晶硅薄膜的一种重要方法 .在此基础上 ,通过在退火过程中加入电场加速了界面处硅、铝原子间的互扩散 ,实现了非晶硅薄膜的快速低温晶化 .实验结果表明 ,外加电场 ,退火温度为 4 0 0℃ ,退火时间为 6 0min时 ,薄膜的晶化率大于 6 0 % ;退火温度为 4 5 0℃退火时间为30min时 ,薄膜已经呈现明显的晶化现象 ;退火温度为 5 0 0℃退火时间为 15min时 ,薄膜的x射线多晶峰强度与非晶峰强度之比为未加电场的 3—

关键词：非晶硅薄膜多晶硅薄膜铝诱导晶体结构退火温度退火时间外加电场

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柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池量子效率的研究

人工晶体学报 2009年第2期38卷 407-410,415页

作者：张德贤薛颖蔡宏琨陶科姜元建赵敬芳王林申隋妍萍南开大学信息技术科学学院天津300071

量子效率是太阳电池对光的吸收能力的评定标准之一。本文通过对柔性衬底倒结构n-i-p非晶硅薄膜太阳电池量子效率的测量,同时结合本征材料吸收特性,讨论了衬底温度和反应压强对太阳电池量子效率的影响。结果表明:本征非晶硅薄膜的吸收特... 详细信息

量子效率是太阳电池对光的吸收能力的评定标准之一。本文通过对柔性衬底倒结构n-i-p非晶硅薄膜太阳电池量子效率的测量,同时结合本征材料吸收特性,讨论了衬底温度和反应压强对太阳电池量子效率的影响。结果表明:本征非晶硅薄膜的吸收特性是影响太阳电池量子效率的主要因素,同时光生载流子在本征层和界面处的复合也会对太阳电池的量子效率有所影响。经过反应条件优化得到了转换效率为5.67%的聚酰亚胺衬底太阳电池。

关键词：柔性衬底 n-i-p太阳电池量子效率非晶硅薄膜

磁控溅射制备非晶硅薄膜的均匀性及光学吸收特性研究

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人工晶体学报 2014年第7期43卷 1718-1722页

作者：段良飞杨雯杨培志张力元涂晔李学铭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650092 云南师范大学太阳能研究所昆明650092

利用射频磁控溅射镀膜技术,采用不同的衬底温度及射频功率在玻璃衬底上制备了非晶硅薄膜;利用X射线衍射仪、拉曼(Raman)散射仪、台阶仪、紫外-可见光-近红外分光光度计及SPSS统计分析方法研究了衬底温度及射频功率对薄膜均匀性及其光学... 详细信息

利用射频磁控溅射镀膜技术,采用不同的衬底温度及射频功率在玻璃衬底上制备了非晶硅薄膜;利用X射线衍射仪、拉曼(Raman)散射仪、台阶仪、紫外-可见光-近红外分光光度计及SPSS统计分析方法研究了衬底温度及射频功率对薄膜均匀性及其光学吸收特性的影响。结果表明:衬底温度从150℃增加到200℃,薄膜的生长速率加快、均匀性降低、光学吸收强度增加,从200℃再增加到250℃,薄膜的生长速率降低、均匀性下降、光学吸收强度减弱;射频功率从90 W增加到100 W,薄膜的生长速率加快、均匀性增加、光学吸收强度增加,从100 W再增加到110 W,则薄膜的生长速率降低,均匀性降低、光学吸收强度降低;获得了优化的非晶硅薄膜的制备工艺:射频功率100 W,衬底温度200℃。

关键词：射频磁控溅射非晶硅薄膜均匀性光学吸收