射频溅射法制备纳米硅(nc-Si:H)薄膜的研究

摘要

本文主要研究了用射频(RF13.56Hz)溅射法制备的纳米硅(nano-crystalline silicon——nc-Si:H)薄膜的表面物理结构及光电特性,试验中对射频溅射功率、反应气压、溅射时间、气体比例等工艺参数进行了调整,制备出了不同厚度(100nm~900nm)的硅薄膜,分别用AFM、XRD、激光Raman、SEM、傅里叶变换红外光谱仪等手段测试了薄膜的表面形态、微结构、电导、薄膜厚度、激光Raman谱、红外透射光谱等,对测试结果分析后表明,该方法制备的纳米硅薄膜的微结构,其纳米晶颗粒度为20nm,晶态比为60﹪,生长速率为1.5nm/min.,光电性质均呈现出基本纳米结构特征,并首次采用能带理论给出了nc-Si:H薄膜的类异质结结构模型,并采用异质结量子点隧穿模型(Heterojunction Quantum Dots Tunneling Model——HQD)解释了其高电导现象,为制备出符合高效率太阳电池的纳米硅薄膜奠定了一定的技术基础.