氢稀释对高速生长纳米晶硅薄膜晶化特性的影响

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1、本文由飒飒小燕子贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第$)卷第!期#%%1年!月(6%$'$<%$!%%%<(#1%6#%%16$)%!)物理学报R:SR.-T+U:R+UVU:RGW=0$),!,VW0X/4E/YZ,#%%1"#%%1:?,40.?Z70+WB0"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""氢稀释对高速生长纳米晶硅薄膜晶化特性的影响!"#)邱胜桦!)陈城钊!)刘翠青!)吴燕

2、丹!)李平!)林璇英!)黄(!)韩山师范学院物理与电子工程系,潮州(#)汕头大学物理系,汕头$#!%&!)#)余楚迎#)$!$%'()(#%%)年&月!%日收到;#%%)年*月(日收到修改稿)以+,-&与-#为气源,采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,在较高的压强#(%./)研究氢稀释率对(下,纳米晶硅薄膜的生长速率和晶化特性的影响0实验表明,薄膜的晶化率,晶粒尺寸随着氢稀释率的提高而增加,当氢稀释率为112,薄膜的晶化率接近*%20而沉积速率却随着氢稀释率的减小而增加,当氢稀释率从112减小到薄膜的沉积速率由%3(45

3、67增加至%3)456701$2时,关键词:纳米晶硅薄膜,氢稀释,晶化率,硅烷!"##:*)(%,*('%8,'&*%9,)!&%!3引言,因而%3$N67)这样低的沉积速率影响了生产效率,难以形成大规模生产,不适合推广应用0为了提高沉积速率,必须加大射频辉光放电的激励功率,然而,大的激励功率可能造成高能量的离子对薄膜生长表面的轰击,影响材料的质量0为了解决这一矛,盾,我们采用高的反应气压O!(%./)匹配比较高(的激励功率密度O!I6B5#)这样既可加快等离子(,体区+,-&的分解速度,同时增加原子氢的密度,降低等离子体

4、中电子温度,从而降低离子对薄膜生长表面的轰击能量0在我们实验室,用常规的!(3$'在(J-P的F8<.;:GH系统,高氢稀释氢稀释率条件下,可以制备出沉积速率达)N67,晶化O1$2)率大于'%2的纳米晶硅薄膜0本文用F/5/4谱,原子力显微镜,傅里叶红外透射谱,QG<)$%%紫外可见光分光光度计等有效分析工具分析了氢稀释率对纳米晶硅薄膜晶化特性和沉积速率的影响,讨论氢在纳米晶硅薄膜形成和生长中的作用0近年来在硅基光电薄膜制备中常用的方法有射频等离子体增强化学气相淀积法F8<.;:GH)甚高(,,频等离子增强化学气相沉积G

5、-8<.;:GH)电子回(,旋共振化学气相沉积;:F<:GH)热丝化学气相沉(和脉冲调制射频等离子增强化学气相积-I<:GH)([!—$]沉积.J

6、大量存在的悬挂键,断开弱的+,—+,键,降低薄膜缺陷态密度,提高薄膜的稳定性,改善薄膜的光电性能0另一方面,大量的活性-与沉积到表面的+,-(!M!—()发生!的放热反应放出大量的热量,提高了表面的有效温度,增强了化学退火效应,从而极大地促进低温晶低压的化0但传统采用的低温,(K*%./)F8<.;:GH技术制备的氢化微晶硅薄膜,沉积速率很低%3#—((批准号:资助的课题08:#%%$%))!韩山师范学院基金";<5/,=:>7?@?7AB0CDE0B4#3实验方法用等离子体化学气相沉积法制备薄膜已有详细报道[',*]0本

7、实验所用.;:GH薄膜沉积系统(.;:GH<($%)为中国科学院沈阳科学仪器厂研制,如图!所示0反应室内电极面积约!%%B5#,上下电-KK物理学报-L卷极间距为!"#$%,上电极接射频功率源,衬底置于下反应电极上,采用&'()*)+,#-.玻璃片和单晶/*片,23室内背景真空度高于!01#456实验以/*7387!为源气体,体总流量为气氢稀释率!:7!(/*73;7!).-<—..<在1##9$$%,8范围内变化,反应气压!=#45,射频功率,#>,衬底沉积时间1@6温度!##?,这说明随着氢稀释率的提高,薄膜的非晶硅成

8、分逐步减少,而晶体成分逐渐增加,晶化率得到了提高6薄膜的晶化率的估算可通过高斯拟合D5%5)散射峰的方法得到6将散射峰分解为波数分别为根3L#$%21,-1#$%21,-!#$%21的三个峰,据公[1!,1=]式"&:#-!#;#-1#01##<#-!#;#-1#;#3L#估算薄膜的晶化率6式中#-!#