学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

空心阴极等离子体增强化学气相沉积微晶硅薄膜的研究

作　者: 张受业
导　师: 刘福平；陈强
学　校: 北京印刷学院
专　业: 材料物理与化学
关键词: 空心阴极放电 等离子体增强化学气相沉积 微晶硅薄膜
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 67次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着社会经济的不断发展,人类迫切需要改变能源结构,发展可再生、无污染、低成本的清洁能源。太阳能电池利用光伏效应可以直接将太阳能转化为电能,是最理想的新型能源之一。微晶硅薄膜作为一种高效率低成本的太阳能电池材料,成为当前这一领域的研究热点。本课题主要研究利用空心阴极等离子体增强化学气相沉积工艺,以SiH2Cl2和H2为先驱气体和还原气体,制备结晶率可控的微晶硅薄膜。工作主要包括:（1）装置搭建与改造。这部分包括空心阴极的设计加工、真空室改造、气路的设计与连接和其他有关设备的采购与安装。我们前后总共设计加工了两套不同尺寸和材质的空心阴极,孔径为5mm的铝合金电极和孔径3mm的不锈钢电极,都取得了较好的放电效果;按照原子层沉积工艺的要求,设计搭建了可由微电脑多气路控制仪自动控制通断的脉冲气路,并最终完成设备的整体安装与调试,实现空心阴极正常放电。（2）空心阴极放电特性诊断。实验主要对直流电源、脉冲直流电源、射频27.12MHz电源的空心阴极放电特性进行测量。直流和脉冲直流电源空心阴极放电的I-V曲线具有明显的空心阴极放电特征,并表现出比平板电极更高的放电效率。射频电源空心阴极放电时探针测量结果表明空心阴极放电等离子体电子密度最大可提高两个数量级,达到100×1010cm-3以上,电子温度基本保持不变。（3）微晶硅薄膜沉积和制备。实验中研究了气体比例、功率、基台温度、气压、Ar气掺杂等条件对薄膜性能的影响。通过实验得到在气体比例SiH2Cl2/H2=3/200sccm,功率80W,基台温度200300℃,气压200300Pa条件下制备的微晶硅薄膜最大的结晶率可达71.4%。通过薄膜表面形貌的表征结果可知,微晶硅薄膜晶粒的生长随功率的增加而增大,同时薄膜的厚度也随之增大。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-21
  1.1 太阳能电池材料概述  8-10
  1.2 微晶硅薄膜及其制备方法  10-13
    1.2.1 微晶硅薄膜  10-12
    1.2.2 微晶硅薄膜制备方法  12-13
  1.3 等离子体增强化学气相沉积微晶硅薄膜原理及研究现状  13-19
    1.3.1 等离子体化学气相沉积  13-14
    1.3.2 等离子体化学气相沉积微晶硅薄膜研究现状  14-16
    1.3.3 空心阴极等离子体放电原理及其在沉积微晶硅薄膜方面的应用  16-19
  1.4 本课题提出的意义及研究内容  19-21
第二章 实验装置及设备  21-29
  2.1 真空室和空心阴极的设计与加工改造  21-24
  2.2 气路的设计与连接  24-26
  2.3 加热基台控温  26
  2.4 真空和电源设备  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章 空心阴极放电特征诊断实验  29-40
  3.1 空心阴极放电特征诊断实验介绍  29-31
    3.1.1 空心阴极放电特征诊断实验步骤  29
    3.1.2 空心阴极放电电流电压（I-V）曲线的测量  29-30
    3.1.3 空心阴极放电Langmuir 探针测量  30-31
  3.2 空心阴极放电特征诊断结果  31-39
    3.2.1 直流电源空心阴极放电  31-34
    3.2.2 脉冲直流电源空心阴极放电  34-36
    3.2.3 射频27.12MHz 电源空心阴极放电  36-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章 空心阴极等离子体沉积微晶硅薄膜实验  40-59
  4.1 空心阴极放电等离子体沉积微晶硅薄膜实验步骤  40
  4.2 空心阴极放电等离子体沉积微晶硅薄膜表征方法  40-45
    4.2.1 傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)  41-42
    4.2.2 拉曼(Raman)光谱  42-44
    4.2.3 原子力显微镜（AFM）  44
    4.2.4 扫描电子显微镜（SEM）  44-45
  4.3 微晶硅薄膜沉积实验结果与分析  45-54
    4.3.1 气体比例的影响  45-47
    4.3.2 功率的影响  47-50
    4.3.3 温度的影响  50-52
    4.3.4 气压的影响  52-53
    4.3.5 Ar 气掺杂的影响  53-54
  4.4 微晶硅薄膜表面形貌表征  54-57
  4.5 本章小结  57-59
第五章 结论与展望  59-61
  5.1 本课题的主要研究成果与结论  59-60
  5.2 本论文的创新点  60
  5.3 下一步工作展望  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66

相似论文

  1. 7英寸微晶硅AMOLED显示模块的研制,TN873
  2. 空心阴极放电特性的研究,O462
  3. 聚碳酸酯（PC）上沉积类金刚石膜的性能研究,TB383.2
  4. PECVD法制备非晶硅薄膜及光电性质研究,TN304.055
  5. 射频/偏压耦合筒状聚合物内表面DLC膜沉积及阻隔性能研究,O631.3
  6. 空心阴极放电烧结SiC_w增强钛基复合材料及其性能研究,TB331
  7. 等离子体增强化学气相沉积法制备优化TiO_2薄膜及其光学性能研究,TN304.055
  8. 晶体硅薄膜的低温制备技术及其性能研究,TB383.2
  9. PECVD制备玻璃态SiO_2薄膜技术研究,TN304.055
  10. 等离子体增强化学气相沉积类金刚石薄膜的研究,TB43
  11. 微空心阴极制作及放电理论模拟,TN11
  12. 单室VHF-PECVD制备微晶硅薄膜太阳电池的初步研究,TM914.42
  13. 非晶硅薄膜光学性质的研究及铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜,TN304.055
  14. 等离子体增强化学气相沉积法制备氮化碳薄膜及其气相反应过程研究,TN304.055
  15. 纳米晶氮化碳薄膜制备的研究,O484
  16. 潘宁放电及其制备纳米膜的研究,O484.1
  17. 利用DBD-PECVD方法制备碳纳米管的研究,TB383.1
  18. PECVD制备硅基SiO_2光波导薄膜材料研究,TN252
  19. RF-PECVD法制备类金刚石薄膜的研究,TN304.05
  20. FED阴极制备及其驱动电路研究,TN141

中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的生长、结构和外延
© 2012 www.xueweilunwen.com