PECVD制备a-Si：H(nc-Si：H)/a-SiC：H多层薄膜的光电特性研究

摘要

本工作采取射频等离子体加强化学气相沉积（RF-PECVD）技术，以H2稀释的CH4和SiH4作为作用气体，分别在石英衬底和单晶硅衬底上制备了a-Si:H/a-SiC:H多层薄膜，并利用高温热退火方法制备了晶粒尺寸可控的nc-Si:H/a-SiC:H多层结构薄膜。利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、Raman散射光谱仪对样品的微结构进行了表征，证明了我们制备的多层结构薄膜界面陡峭且周期性良好；在1050℃温度下，20分钟纳米硅颗粒就会生长到与子层厚相当的尺寸。利用分光光度计对nc-Si:H/a-SiC:H多层结构薄膜的透射和反射进行测量并分析，结果表明：随着势阱层厚度的减小，样品的吸收系数会减小，光学带隙增大；势垒层厚度对薄膜的光吸收并没有很大影响。利用半导体特性分析仪对a-Si:H（nc-Si:H）/a-SiC:H多层薄膜的垂直输运特性进行测量，分析表明：在对a-Si:H/a-SiC:H多层膜的垂直输运特性研究中发现了共振隧穿，而对于nc-Si:H/a-SiC:H多层结构，在低场下的隧穿机制为直接隧穿，高场强下的载流子输运符合Fowler–Nordheim(FN)隧穿机制。

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第1章 绪 论

1.1 研究的科学意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本课题研究的主要内容

第2章 实验方法

2.1 薄膜制备

2.2 测试与分析方法

第3章 a-Si:H(nc-Si:H)/a-SiC:H多层薄膜的制备与结构表征

3.1 a-Si:H/a-SiC:H多层薄膜的制备

3. 2 尺寸可控nc-Si:H/a-SiC:H多层薄膜的形成

3. 3 a-Si:H/a-SiC:H多层薄膜的结构表征

第4章nc-Si:H/a-SiC:H多层结构薄膜的光吸收特性

4.1 nc-Si:H势阱层厚度对多层结构薄膜光吸收特性的影响

4.2 a-SiC:H势垒层厚度对多层结构薄膜光吸收特性的影响

4.3 退火温度对多层结构薄膜光吸收特性的影响

4.4 退火时间对多层结构薄膜光吸收特性的影响

第5章 多层结构薄膜的电子隧穿输运

5.1 a-Si:H/a-SiC:H多层薄膜的共振隧穿特性

5.2 nc-Si:H/a-SiC:H多层薄膜的纵向电子隧穿输运

第6章 结 论

参考文献

致谢

硕士研究生在读期间发表的论文