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廉价衬底上PECVD法制备非晶硅薄膜的工艺研究

作　者: 于经
导　师: 刘彩池
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 非晶硅薄膜 PECVD 沉积速率组态
分类号: TN304.055
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

环境污染和能源危机是现代社会面临的严峻问题，太阳能作为可再生的清洁能源使得太阳能电池的研究日益重要。非晶硅薄膜太阳能电池已经成为光伏领域的热点，廉价衬底的引入使其在成本方面具有更强的市场竞争力。非晶硅薄膜近年来也得到了广泛的研究。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，以SiH4和H2为气源，分别在玻璃片、单晶硅片、不锈钢片衬底上制备了非晶硅薄膜。采用XRD、Raman、SEM、FTIR等分析技术研究了硅烷浓度、衬底温度、射频功率、沉积气压等工艺参数对薄膜生长速率、结构、组态和表面形貌的影响。实验结果表明，玻璃衬底上非晶硅薄膜的沉积速率随硅烷浓度的增加、衬底温度的升高、射频功率和沉积气压的增大而增加。当硅烷浓度从3%增加到5%时，沉积速率增幅是最大的，当硅烷浓度由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态；当衬底温度从300℃升高到350℃时，沉积速率提高最快，当衬底温度由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态；当射频功率从40W增大到70W时，沉积速率增长最快，当射频功率由低到高变化时，薄膜结构中的SiH组态转变为SiH、SiH2组态；当沉积气压从80Pa增大到100Pa时，沉积速率提高最快，当沉积气压由低到高变化时，薄膜结构中的SiH、SiH2组态转变为SiH组态。通过实验得到了利用现有设备生长非晶硅薄膜的优化工艺参数。衬底材料的不同对薄膜的表面形貌有很大影响，玻璃和硅片上的薄膜表面较平整均匀，不锈钢片上的薄膜表面很粗糙。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 太阳能电池的发展历史及趋势  9-11
    1.1.1 太阳能电池的研究背景  9-10
    1.1.2 太阳能电池的发展趋势  10-11
  1.2 非晶硅薄膜的特性及应用  11-16
    1.2.1 非晶硅薄膜的结构及特性  11-13
    1.2.2 非晶硅的光致衰退效应  13-14
    1.2.3 非晶硅薄膜的应用  14-16
  1.3 本文主要研究内容  16-18
第二章 PECVD 法及主要分析技术  18-21
  2.1 PECVD 法  18-19
  2.2 主要分析技术  19-21
    2.2.1 X 射线衍射(XRD )  19
    2.2.2 激光拉曼光谱(Raman)  19-20
    2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)  20
    2.2.4 傅立叶红外光谱仪(FTIR )  20
    2.2.5 台阶仪(Surface Profiler )  20-21
第三章衬底材料对非晶硅薄膜性能的影响  21-28
  3.1 实验过程  21-25
    3.1.1 原材料的选取  21-22
    3.1.2 PECVD 设备参数  22-23
    3.1.3 衬底预处理  23-24
    3.1.4 实验步骤  24-25
    3.1.5 工艺参数  25
  3.2 实验结果与分析  25-27
  3.3 小结  27-28
第四章非晶硅薄膜的制备工艺参数对其性能的影响  28-48
  4.1 引言  28
  4.2 硅烷浓度对非晶硅薄膜性能的影响  28-34
  4.3 衬底温度对非晶硅薄膜性能的影响  34-39
  4.4 射频功率对非晶硅薄膜性能的影响  39-43
  4.5 反应气压对非晶硅薄膜性能的影响  43-48
第五章结论  48-49
参考文献  49-52
攻读学位期间所取得的相关科研成果  52-53
致谢  53

廉价衬底上PECVD法制备非晶硅薄膜的工艺研究

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