电子束蒸发沉积重掺硅薄膜及其应用

【摘要】：Si材料是半导体材料中最重要的材料之一，以应用于微电子工业等领域居多，其中Si薄膜则多用在太阳能行业，且对于Si薄膜的其他用途研究则不多。 现阶段，建筑物用的玻璃，绝大部分辐射率较高，这样的玻璃保温性能差，整个建筑物损失的能量大约有一半是通过玻璃浪费掉的。因此，控制玻璃的能耗对节约能源大有裨益，其最佳选择是采用Low-e玻璃，俗称低辐射玻璃。 目前Low-e玻璃根据其制作方式主要有在线Low-e玻璃和离线Low-e玻璃两种，而现阶段无论在线和离线生产出来的Low-e玻璃均价格太高，在我国大部分还是用于写字楼，商场，无法推广到家家户户。这样，对低成本Low-e玻璃的研究就摆在了我们眼前，现在比较常用的方法是磁控溅射法，但磁控溅射镀膜设备价格昂贵，相对生产出来的Low-e玻璃价格就高。而真空蒸镀法尽管成本简单，但一般都是制作双层膜，并且近几年也没有改进相关方法的报道。于是本实验室尝试采用电子束蒸发法来沉积重掺硅膜，希望可以仅采用Si原材料制备出具有低辐射特性的薄膜，通过对薄膜进行晶化，掺杂等工艺，提高重掺硅膜的导电特性，或者仅仅使用Si和Ag来制备Low-e薄膜，从而可以不通气体，降低成本和工序，并对对Si保护膜进行深入的探索，希望所做的工作对工业生产有一定的借鉴意义。 论文所取得的结论主要有以下几点：（1）采用电子束蒸发法来制备出的重掺硅膜导电性较差，需要进一步改善；（2）利用四探针，X射线衍射（XRD），SEM，EDS等表征手段对薄膜进行了表征；（3）利用铝诱导低温晶化法对Si膜进行低温晶化，通过透射光谱和XRD分析，晶化后的透射率较之前有不小的提升，而且导电性有大幅提升；（4）利用实验中发现的现象，制备出了铝掺杂硅薄膜，测试结果表明，本实验制备出的Al-Si薄膜的导电性和可见光透射率有良好，具有一定的热反射特性；（5）制备出了基于Si和Ag的Low-e薄膜，且性能良好，而且Si保护层能够起到一定的保护作用。（6）研究了Si保护层对于金属防腐蚀的能力。分别在Cu和Al薄膜上蒸镀上了一层Si薄膜，在不影响透光性的条件下，Si薄膜对于金属防腐蚀有着良好的作用。