石英衬底上多晶Si薄膜的制备与电学特性

摘要

多晶硅（pc-Si）薄膜作为一种光电信息材料, 有着不同于体材料的许多物理特性，这使其在光伏器件中有着潜在的应用价值。本工作以石英玻璃为衬底，利用高频化学气相淀积（HFCVD）和低压化学汽相淀积（LPCVD）两种不同的方法生长多晶Si薄膜，通过改变生长条件来生长不同厚度和不同结晶质量的多晶Si薄膜。对HFCVD 生长的多晶Si薄膜，得到晶粒尺寸为1～3μm，且排列致密的多晶硅薄膜，实验采用高温扩散炉对其进行了不同温度和时间的高温硼（B）掺杂，然后对其电学特性进行测量，得到了最小方块电阻为100Ω/□；对LPCVD 生长的多晶Si薄膜，采用不同温度和时间的热退火处理，观察退火温度和时间对多晶硅薄膜结晶质量的影响，实验发现随着生长温度的升高，多晶硅薄膜的晶粒尺寸变大；对其进行原位掺杂生长和后退火处理，发现生长温度和退火处理都能减小其方块电阻，并得到退火后最小方块电阻为45Ω/□。实验采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪(XRD)等测试手段对两种方法生长的多晶硅薄膜样品的表面形貌、生长晶向进行了结构表征和测试分析，研究了不同生长条件对pc-Si薄膜生长的影响，结果表明，随着生长温度的增加多晶Si薄膜的晶粒尺寸随之增加，并且其结晶质量也得到进一步的优化；反应浓度和生长压强等条件对薄膜的生长速率有着显著的影响。测试发现，生长的多晶Si薄膜出现三个方向的晶向<111>、<220>、<311>，其择优取向为<111>晶向。利用四探针测试仪和霍尔效应测试仪对掺杂后的多晶Si薄膜的电学特性进行了测试，探讨了薄膜结构和掺杂条件对pc-Si薄膜电学性质的影响，实验数据表明，随着扩散温度的升高和扩散时间延长有助于pc-Si薄膜的重结晶，减少晶粒边界的缺陷，进一步激活杂质原子。扩散温度和扩散时间的增加也有助于杂质向多晶Si薄膜内部进行扩散，从而使pc-Si薄膜的方块电阻变小。同时对掺杂前后pc-Si的光反射谱进行了测量，研究了生长条件和掺杂条件对pc-Si薄膜的反光特性的影响，得出生长和退火温度的增加能增大薄膜对光的吸收性，在622nm处反射率最小，约为18.24％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章引言

第2 章实验方法与结构表征

第3 章石英衬底上多晶Si 薄膜的生长

第4 章掺杂多晶Si 薄膜的结构和电学特性

第5 章多晶Si 薄膜光学特性

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