收藏本站
《兰州大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

热丝化学气相沉积制备硅氢薄膜及其性质的研究

郭小松  
【摘要】:目前,硅薄膜太阳能电池的研究已成为国际光伏领域研究热点。硅薄膜太阳能电池相对于单晶硅和多晶硅太阳能电池而言,具有耗材少,成本低的特点。尤其是廉价衬底的引入,使硅薄膜太阳能电池在成本控制方面具有更强的市场竞争力。同时氢化硅薄膜由于在红外成像传感器、薄膜晶体管等微电子器件中有着广泛应用前景而备受关注。热丝化学气相沉积(HWCVD)是一种低温制备薄膜的技术,在众多硅薄膜制备技术中,以其低沉积温度、高沉积速率和低成本的特点而被广泛研究。本文采用HWCVD方法制备了微晶硅氢薄膜,取得了以下几个方面的主要结论: 1.用HWCVD方法在廉价的玻璃衬底上制备了硅氢薄膜,并通过改变硅烷浓度来改变薄膜的结晶性。实验结果表明在一定的硅烷浓度范围内,硅烷浓度越小,薄膜结晶性越好。 此外,我们还研究了热丝到衬底的距离与薄膜的结晶性的关系,在一定的距离范围内,距离衬底越近,薄膜的结晶性越好。我们认为这是由于热丝的热辐射对衬底温度影响。而衬底温度对薄膜的微结构和生长机理有很大影响,衬底温度直接影响着分子的扩散(分子的热运动),衬底温度相对较高,表面迁移率较高,沉积到衬底上的硅的迁移率得到了大幅度的增强,从而就有可能形成结晶性比较好的晶体硅。 2.氢基元概率分布模型的提出。通过前面的分析,我们可知衬底与热丝的距离不同主要是通过热丝的热辐射所引起的成膜表面温度的不同来影响薄膜的微结构。于是我们分别在热丝温度为1600℃和1650℃下,制备了硅氢薄膜。实验中采用一个阶梯状的衬底托,通过空间上的梯度差来实现生长温度的梯度差。当热丝温度由1600℃增加到1650℃时,有部分样品从非晶相变成结晶相并且样品的晶化率有明显的增大。之后我们对温度场进行了模拟,通过模拟的结果发现:这种结晶性的变化并不是来自于表面的温度升高。于是我们建立了H基元概率分布模型并用该模型很好的解释了我们的实验现象。 3.衬底对薄膜生长及性质的影响。在不同的衬底温度(140℃-400℃)下,制备了纳米晶硅氢薄膜,研究了薄膜的各个性质。实验结果表明:晶化率Xc、微结构因子R和沉积速率都在250℃的时出现一个变化的拐点。当衬底温度从250℃继续升高时,薄膜由柱状生长开始向凝胶状生长转变。而光学带隙和暗电导在衬底温度250℃却没有出现类似的拐点,一直呈现随衬底温度的变化而单调变化。 4.衬底对薄膜生长及性质的影响。采用热丝化学气相沉积在不同的气压下,分别在c-Si(100)和玻璃衬底上,制备了纳米晶硅氢薄膜。生长在c-Si(100)衬底上的硅氢薄膜的结晶情况要优于在玻璃衬底上的硅氢薄膜。所得到的硅薄膜都呈柱状结构生长,并且这种柱状生长结构随Pw的增加而变的更加显著。在相对较低的Pw(10 Pa和20 Pa)下,在c-Si衬底上的Si薄膜的生长速率要比在玻璃衬底上的Si薄膜的生长速率约低20 nm/min。但在Pw=40 Pa下,两种衬底上的硅薄膜的生长速率没有明显的区别。结合划痕测试,我们发现在c-Si衬底上制备的样品的结合力随Pw的增加而增加,而沉积在玻璃基板上的样品却没有明显的差异。我们根据刻蚀模型解释了实验结果的成因。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN304.055

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 李洁;;纳米划痕测试在材料研究领域的最新进展[J];材料导报;2010年S1期
2 马蕾,简红彬,康建波,彭英才;多晶硅薄膜制备技术的研究进展[J];河北大学学报(自然科学版);2005年01期
3 张泰华,杨业敏;纳米硬度技术的发展和应用[J];力学进展;2002年03期
4 胡芸菲,沈辉,梁宗存,刘正义;多晶硅薄膜太阳电池的研究与进展[J];太阳能学报;2005年02期
5 郭晓旭,朱美芳,刘金龙,韩一琴,许怀哲,董宝中,生文君,韩和相;高氢稀释制备微晶硅薄膜微结构的研究[J];物理学报;1998年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘美华,王静,王东爱;对压痕硬度试验方法的分析研究[J];工程塑料应用;2005年07期
2 林航;陈晓明;;变电站光伏直流系统的研究与应用[J];安徽电力;2008年04期
3 刘学杰;马琴芳;任元;;采用有限元仿真研究TiN和Ti-Si-N的力学性能特点[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年06期
4 赵明琦;伏杰;;高铬铸铁中残余奥氏体X射线衍射定量分析[J];安徽冶金;2005年04期
5 王宁;吴昌宏;舒杰;;双面太阳电池垂直安装发电性能的测试[J];中国建设动态(阳光能源);2007年03期
6 王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;;大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护[J];阳光能源;2008年04期
7 张鹏;;太阳能高效路灯系统工作原理与设计[J];阳光能源;2009年06期
8 李天下;;太阳能光伏支架系统的应用[J];阳光能源;2010年10期
9 普平贵;;光伏控制器新型充电管理模式研究[J];阳光能源;2011年04期
10 彭日升,陶小克,刘杰;ZnAl_(13)Cu_7MgSb锌合金时效组织和性能[J];兵器材料科学与工程;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 树学峰;;微焊点/Cu盘界面共合物IMC层微观结构和力学性能的研究[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 刘韧;李海燕;李佳;;提高石英基片Cr/Au掩膜抗腐蚀性的试验性研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
3 刘志远;田慧;杨庆生;;低合金马氏体钢纳米硬度试验[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
4 刘志远;田慧;杨庆生;;基于纳米压入技术的磁脉冲焊接法焊缝过渡区硬度测试[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
5 刘志远;高雪玉;杨庆生;;纳米压痕法测定人血红细胞的力学特性[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
6 刘志远;高雪玉;杨庆生;;基于纳米压入技术的低介电材料薄膜性能研究[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
7 秦会斌;陈冠群;李建鄂;王豪才;;Sn改性气敏α—Fe_2O_3材料点阵参数与性能的XRD研究[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
8 王毓德;周桢来;吴兴惠;;烧结温度对Nb_2O_5材料点阵参数与气敏特性的影响[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
9 穆武第;程海峰;唐耿平;陈朝辉;;直流磁控溅射制备PbTe薄膜[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
10 刘延辉;岑少易;周细应;;磁控溅射制备锌薄膜的工艺与分析[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
2 朱震宇;我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 蔡春波;1050铝合金形变和再结晶过程中的织构演变研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
4 周聪华;染料敏化太阳能电池中电极材料和寄生电阻的研究[D];武汉大学;2009年
5 王超飞;黑斑侧褶蛙和中华大蟾蜍的特征、功能、力学特性及其仿生分析[D];吉林大学;2011年
6 李春芳;太阳能电动车关键技术研究[D];吉林大学;2011年
7 夏春辉;纳米TiO_2与新型两亲性酞菁锌光动力抑制肝癌细胞的机制研究[D];吉林大学;2011年
8 刘剑英;铝合金弹性熨压加工表面组织性能及工艺可靠性研究[D];吉林大学;2011年
9 刘一婷;基于酞菁铜的太阳能电池的研究[D];大连理工大学;2011年
10 岳红云;柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李本元;太阳能光伏发电单相并网逆变器研究[D];山东科技大学;2010年
2 陈成;大气压等离子体在处理废气方面的应用与研究[D];长春理工大学;2010年
3 贾红;氧化物半导体的湿化学法制备[D];浙江理工大学;2010年
4 姜雅丽;La_2Mo_3O_(12)薄膜的制备和光学性能的研究[D];郑州大学;2010年
5 刘慧苹;高纯度Ti_3Al粉末的制备研究[D];郑州大学;2010年
6 李亭;光伏发电系统自适应控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王建军;镍钛合金堵闭器钽镀层的制备与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孟耀武;软脆晶体碲锌镉超精密磨抛的试验研究[D];大连理工大学;2010年
9 于希洋;光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 雷家宁;三相光伏并网发电系统研究[D];长沙理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘传珍,杨柏梁,袁剑峰,李牧菊,吴渊,寥燕平,张玉,王大海,黄锡珉;金属诱导法低温多晶硅薄膜的制备与研究[J];半导体学报;2001年01期
2 刘丰珍,朱美芳,冯勇,刘金龙,汪六九,韩一琴;等离子体-热丝CVD技术制备多晶硅薄膜[J];半导体学报;2003年05期
3 彭志坚,苗赫濯,齐龙浩,龚江宏,杨思泽,刘赤子;氮化硅陶瓷刀具表面涂覆高硬耐磨氮化钛涂层研究[J];稀有金属材料与工程;2004年05期
4 金仲和,王跃林;MILC超薄沟道多晶硅薄膜晶体管[J];电子学报;2001年08期
5 王文,孟志国;低温金属诱导横向晶化多晶硅材料和器件技术[J];电子学报;2003年05期
6 黄创君,林璇英,林揆训,余楚迎,姚若河;低温制备高质量多晶硅薄膜技术及其应用[J];功能材料;2001年06期
7 秦明,Yuen C Y,Poon Vincent M C,黄庆安;金属诱导非晶硅横向晶化形成的多晶硅的生长研究[J];固体电子学研究与进展;2001年03期
8 冯爱新,张永康,谢华琨,范真;划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度[J];江苏大学学报(自然科学版);2003年02期
9 张华丽;张飞虎;;基于Nano Indenter的纳米刻划性能试验研究[J];机械与电子;2006年03期
10 石广田,石宗利,俞焕然,李重庵,王彦平;Ag-Cu/Ti双层膜复合体系结合强度测试方法研究[J];兰州大学学报;2002年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宗畔,熊绍珍,孙仲林;无定形硅的N型掺杂与P型掺杂[J];半导体光电;1982年02期
2 韩东港;陈新亮;孙建;赵颖;耿新华;;电子束反应蒸发技术生长Mo掺杂In_2O_3薄膜[J];光电子.激光;2010年05期
3 梅良模,陈立信;透明导电In_2O_3/In薄膜[J];山东大学学报(理学版);1984年01期
4 M.Tanielian ,S.Blackstone ,朱胜娥;高衬底温度下溅射淀积二硅化钛膜[J];微电子学;1985年01期
5 董翔;吴志明;王涛;许向东;李伟;蒋亚东;;溅射工艺条件对氧化钒欧姆接触特性的影响[J];半导体光电;2009年02期
6 张波;于波;徐晓峰;赵培;;一种新型透明导电氧化物薄膜—ITO∶Ta[J];光电子.激光;2010年01期
7 张仲;李世帅;黄金昭;冯秀鹏;刘春彦;陶冶微;;Zn_(0.8)Na_(0.1)Co_(0.1)O薄膜的制备及衬底温度对其影响[J];光电子.激光;2011年03期
8 王志超,吴刚,孙美祥,陈润华;在PCVD过程中衬度温度对Si沉积膜的影响[J];电子学报;1986年05期
9 彭英才;半导体超晶格物理与器件(12)[J];半导体杂志;1994年02期
10 于磊,曾一平,潘量,孔梅影,李晋闽,李灵霄,周宏伟;衬底温度和生长速率对MBE自组织生长In_xGa_(1-x)As/GaAsQD的影响[J];半导体学报;2000年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邢如连;何润根;;非晶硅材料的ESR测试[A];第四届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1986年
2 殷景华;蔡伟;李美成;郑玉峰;王中;王培林;赵连城;;沉积衬底温度对PtSi/Si异质薄膜生长及表面形貌的影响[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
3 孙云;龚晓波;温国忠;郭虎森;刘明光;郭淑华;李长健;;固态源后硒化法制备铜铟镓硒薄膜的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
4 欧阳钢;郭建;颜晓红;;脉冲激光技术研制纳米金刚石薄膜以及衬底温度对薄膜的影响[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
5 桑敏;刘发民;王天民;;衬底温度对磁控溅射TiO_2薄膜的结构和光催化特性的影响[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
6 毛祖遂;魏赛珍;徐和平;汤晓明;黄莉;郑永铭;陈晓峰;;Au在低温PVF衬底上的分形生长[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
7 赵艳;蒋毅坚;;衬底温度对氧化锌薄膜的光谱学特性影响研究[A];第十四届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2007年
8 赵海花;方玲;卢志超;阎有花;赵栋梁;王先友;;衬底温度对CuI薄膜微结构与性能的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
9 祝元坤;朱嘉琦;韩杰才;陈娅冰;;磁控溅射制备SiC薄膜的拉曼特性研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
10 胡懿;王涛;介万奇;吴奕初;王明军;方国家;何春清;王少阶;;应用慢正电子束研究氧氩比和H离子注入对ZnO薄膜微结构的影响[A];第十届全国正电子湮没谱学会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘其丕;硅薄膜电池研究获“973”立项[N];中国有色金属报;2006年
2 ;将硅薄膜光伏气体供应延伸到最终使用点[N];中国电子报;2009年
3 本报记者 张晓英 通讯员 刘相华;硅薄膜太阳能发电成本有望下降[N];农民日报;2008年
4 林德电子亚洲太阳能市场发展部经理 陈慧玲;气体供应对硅薄膜电池制造及成本控制至关重要[N];中国电子报;2009年
5 记者 蒋心和;硅薄膜太阳电池基地落沪[N];解放日报;2007年
6 陈强;新型SiOx高阻隔薄膜的制备技术[N];中国包装报;2007年
7 特约记者 邬旸本报记者 蓝江;每五年必须有一个杀手锏的技术[N];21世纪经济报道;2008年
8 张亮;美缩微冰箱让庞然大物失温[N];科技日报;2005年
9 记者  杜华斌;新型纳米绝缘材料可使电子元件更小[N];科技日报;2006年
10 欣华;三洋开发出提高太阳能电池产量新技术[N];中国改革报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭小松;热丝化学气相沉积制备硅氢薄膜及其性质的研究[D];兰州大学;2011年
2 孔令沂;镓铟氧化物薄膜和氧化锡薄膜的制备与性质研究[D];山东大学;2011年
3 周小芳;一些简单氧化物半导体薄膜的LIV效应及其输运性质研究[D];昆明理工大学;2010年
4 杨通;P型ZnO薄膜的制备及其结构、光学和电学性质的研究[D];吉林大学;2011年
5 王君;射频磁控溅射法沉积氮化铜纳米薄膜及PLZT薄膜[D];兰州大学;2006年
6 张炳森;Bi系氧化物薄膜的分子束外延法制备及微结构研究[D];东北大学;2009年
7 刘毛;铪基高介电常数栅介质薄膜的制备及其物性研究[D];中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院);2007年
8 孙柏;PLD技术制备ZnO薄膜及其结构和发光性质研究[D];中国科学技术大学;2007年
9 王金晓;硅薄膜太阳电池材料的制备研究[D];兰州大学;2009年
10 侯长民;ZnO薄膜的取向、缺陷、结构及光学性质的研究[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘滨;热丝化学气相沉积制备硅薄膜及其性能研究[D];兰州大学;2010年
2 王进;适合体声波器件的多层膜的制备与性能研究[D];天津理工大学;2012年
3 黄涛;直流溅射工艺参数对Mo薄膜结构及电性能的影响[D];西南交通大学;2012年
4 孙海燕;氧化锌基薄膜晶体管的磁控溅射法制备及其性能研究[D];青岛大学;2011年
5 王晶晶;分子束外延法制备Bi-2212超导薄膜及其生长机制的研究[D];东北大学;2009年
6 田四方;金刚石基LiNbO_3压电薄膜的制备与声表面波性能研究[D];郑州大学;2011年
7 马春雷;高K介质材料氧化镁的制备及其性质研究[D];山东大学;2010年
8 黄宇;用于硅薄膜太阳电池的绒面ZnO透明导电膜的研究[D];中北大学;2007年
9 穆慧慧;铝掺杂量对氧化锌薄膜光电性能的影响[D];郑州大学;2010年
10 穆慧慧;铝掺杂量对氧化锌薄膜光电性能的影响[D];郑州大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026