多晶硅薄膜材料与器件研究进展
多晶硅薄膜制备工艺及其应用发展
多晶硅薄膜制备工艺及其应用发展多晶硅薄膜在一些半导体器件及集成电路中得到了广泛的应用。
由于多晶硅生产成本低，效率稳定性好、光电转换效率高，多晶硅薄膜的研究备受关注。
目前多晶硅薄膜已广泛地用于各种微电子器件的制造，其用途从栅极材料和互联引线发展到绝缘隔离、钝化、太阳能电池、各种光电器件等。
文章介绍了制备多晶硅薄膜的多种工艺方法，结合现有工艺条件制作多晶硅纳米薄膜，根据多晶硅压阻特性理论进行了LPCVD纳米薄膜工艺试验，研究了工艺条件对多晶硅纳米薄膜应变系数的影响，选取了优化的工艺条件，为多晶硅纳米薄膜在今后压阻式压力传感器中的应用奠定基础。
标签：多晶硅；压阻特性；纳米薄膜；应变系数引言多晶硅薄膜在半导体器件和集成电路中应用广泛，多晶硅材料可制作MOS 器件的栅极材料，牺牲层材料，太阳能电池和各种光电子器件。
伴随MEMS（微电子机械系统）技术的飞速发展，多晶硅薄膜在压阻式压力传感器中应用广泛，同时多晶硅纳米薄膜的压阻特性比普通多晶硅更加优越。
因此受到了广大研究者的关注。
多晶硅薄膜与单晶硅薄膜相比更容易与IC工艺兼容，多晶硅薄膜具有良好的高温特性，高温器件中无p-n结隔离问题。
多晶硅薄膜也可制作牺牲层材料，易于微机械加工，该材料的应变系数可达单晶硅的三分之二左右，重掺杂时，多晶硅纳米薄膜的应变系数比单晶硅材料的还要高。
多晶硅薄膜工艺的制备主要分高温工艺，工艺温度高于600℃，可在高温石英管中热分解工艺气体制得，制备工艺简单。
此外还有低温工艺，加工工艺温度低于600℃，可寻找成本较低的玻璃作为衬底材料，适合批量生产，制备工艺相对复杂。
1 多晶硅薄膜制备多晶硅薄膜的制备工艺有多种，包括：真空蒸发、磁控溅射，化学气相沉积等，其中化学气相沉积法（CVD）是多晶硅薄膜最常用的制备方法，该方法将工艺需要气体在等离子体（PECVD）增强沉积法、催化作用、HWCVD（热化学气相沉积）等不同工艺条件下分解制作多晶硅薄膜。
多晶硅薄膜太阳能电池及其制备技术研究进展评述
多晶硅薄膜太阳能电池材料及其制备技术研究进展评述1前言1.1研究背景近年来，随着可持续发展，环境保护等观念的深入人心，以及常规化石能源的日渐枯竭，太阳能的光伏应用已给我们展示了非常广阔的前景。
因此，可将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制和发展，正日益引起关注硅太阳能电池是最有发展前景的。
目前,晶体硅太阳电池因其丰富的原材料资源和成熟的生产工艺而成为太阳电池研发和产业化的主要方向,但大规模应用需要解决两大难题：提高光电转换效率和降低生产成本。
工艺成熟的晶体硅太阳电池具有相对较高的转换效率, 但成本较高,硅晶体的尺寸也不能满足大面积的要求晶体硅太阳电池的硅材料占太阳电池成本的45%以上,大幅度降低晶体硅太阳电池成本非常困难。
高效低成本的薄膜太阳电池代表了未来太阳电池工业的发展方向。
薄膜化(或薄层化)是降低太阳能电池成本的主要手段和发展趋势[1]。
非晶硅薄膜太阳电池虽在成本上具有一定优势, 但光疲劳效应严重制约了其发展。
多晶硅薄膜电池是兼具单晶硅和多晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简单等优点的新一代电池。
早在上世纪80年代，就有人提出了晶体硅薄膜太阳电池的设计思想，认为它是一种可大幅度减小太阳电池制造成本的有效途径[2]。
但是由于种种原因，这种设想一直以来并未受到人们的重视。
近年来随着人们在陷光技术、钝化技术以及载流子束缚等技术方面不断取得进展，多晶硅薄膜电池的研究日益受到人们的重视。
世界各国的科学家对各种不同的方法制备的多晶硅薄膜及薄膜太阳电池进行了广泛而深入的研究。
在不远的将来，多晶硅薄膜电池技术可望使太阳电池组件的成本降低, 从而使得光伏发电的成本能够与常规能源相竞争。
1.2原理及存在问题目前晶体硅薄膜电池的晶粒大小从纳米直到毫米级都有，为了方便，光伏界将它们统称为多晶硅(polycrystalline Si)薄膜太阳电池。
多晶硅薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒构成的。
多晶硅薄膜
②多晶硅薄膜温度尽量要低，以便选用低 价优质的衬底材料；
③多晶硅薄膜电学性能的高可控性和高重 复性。
本章首先介绍多晶硅薄膜的材料特
点，然后阐述化学气相沉积直接制备多 晶硅薄膜的技术和材料等特点，包括等 离子增强化学气相沉积、热丝化学气相 沉积等技术，阐述了通过固相晶化、激 光晶化和快速热处理晶化等技术晶化非 晶硅薄膜的技术和材料性能。
②由部分晶化、晶粒细小的多晶硅镶嵌 在非晶硅中组成。
这些多晶硅薄膜单独或与非晶硅组成， 构成了多种新型的硅薄膜太阳电池，具有 潜在的应用。如利用微晶硅单电池替代价 格昂贵的锗烷制备的a-SiGe:H薄膜太阳电 池作为底电池，它可以吸收红光，结合作 为顶电池的可以吸收蓝光、绿光的非晶硅 电池，可以大大改善层叠电池的效率。
多晶硅薄膜主要的制备途径
①通过化学气相沉积等技术，在一定的衬 底材料上直接制备；
②首先制备非晶硅薄膜，然后通过固相晶 化、激光晶化和快速热处理晶化等技术， 将非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜。
无论是哪种途径，制备的多 晶硅薄膜应该具有晶粒大、晶界 缺陷少等性质。
在多晶硅薄膜研究中，目前人们主要关注的问题
晶界对材料的两方面破坏作用
①一方面会引入势垒，导致多数载流子的 传输受到阻碍；
②另一方面，其晶界成为少数载流子的复 合中心，降低了少数载流子的扩散长度， 导致太阳电池开路电压和效率的降低。
正是由于多晶硅的晶界是少数载流子的复
合中心，严重影响了少数载流子的扩散长度， 所以晶粒的大小是非常重要的，通常多晶硅薄 膜太阳电池的效率随着晶粒尺寸的增大而增大。 如果有一部分晶粒太小，具有很小的扩散长度， 会导致整个太阳电池的开路电压严重下降。对 于再结晶技术制备的多晶硅薄膜，其晶粒有一 定的分布，平均晶粒的大小约为最大晶粒的 1/3-1/5。
多晶硅薄膜材料的热导特性分析与优化策略研究
多晶硅薄膜材料的热导特性分析与优化策略研究多晶硅薄膜材料在光伏领域具有广泛的应用前景，然而其热导特性对其性能和稳定性有着重要影响。
因此，对多晶硅薄膜材料的热导特性进行深入分析和优化研究具有重要意义。
本文将从多晶硅薄膜材料的热导机制入手，探讨其影响因素，分析其热导特性，并提出相应的优化策略。
一、多晶硅薄膜材料的热导机制多晶硅薄膜材料的热导机制主要包括晶格热导和界面热导两部分。
晶格热导是指晶格振动传递热量的过程，而界面热导是指晶界和晶粒之间传递热量的过程。
多晶硅薄膜材料的热导机制对其热导特性有着重要影响，因此需要深入研究。
二、多晶硅薄膜材料热导特性的影响因素多晶硅薄膜材料的热导特性受多种因素影响，包括晶粒大小、晶界密度、晶格缺陷等。
晶粒大小对热导特性有着重要影响，晶界密度和晶格缺陷也会影响热导性能。
因此，需要对这些影响因素进行深入分析。
三、多晶硅薄膜材料热导特性的分析方法多晶硅薄膜材料的热导特性可以通过实验方法和理论模拟方法进行分析。
实验方法包括热导率测试和热导率显微镜观察等，理论模拟方法包括分子动力学模拟和有限元分析等。
通过这些方法可以深入分析多晶硅薄膜材料的热导特性。
四、多晶硅薄膜材料热导特性的优化策略针对多晶硅薄膜材料的热导特性，可以采取一系列优化策略，包括晶粒控制、晶界工程、缺陷修复等。
通过这些优化策略可以提高多晶硅薄膜材料的热导性能，从而提高其在光伏领域的应用性能。
五、结论多晶硅薄膜材料的热导特性对其性能和稳定性有着重要影响，因此需要深入研究和优化。
本文从热导机制、影响因素、分析方法和优化策略等方面对多晶硅薄膜材料的热导特性进行了系统分析和探讨，为进一步提高多晶硅薄膜材料的性能和应用提供了重要参考。
六、展望未来，可以进一步深入研究多晶硅薄膜材料的热导特性，探索新的优化策略，提高其在光伏领域的应用性能。
同时，可以结合其他材料和技术，进一步提高多晶硅薄膜材料的性能和稳定性，推动其在光伏领域的广泛应用。
多晶硅薄膜材料的热膨胀特性分析与优化策略研究
多晶硅薄膜材料的热膨胀特性分析与优化策
略研究
多晶硅薄膜材料在光伏领域具有广泛的应用前景，然而其热膨胀特性会对器件的稳定性和性能产生重要影响。
为了更好地理解多晶硅薄膜材料的热膨胀特性，并寻求优化策略，本文对该问题进行了深入研究。
首先，我们对多晶硅薄膜材料的热膨胀特性进行了分析。
多晶硅是由晶粒组成的材料，因此在加热和冷却过程中，晶粒之间的微小间隙会发生变化，从而导致材料的热膨胀。
此外，多晶硅薄膜材料的晶粒大小、晶界密度、晶粒取向等因素也会对其热膨胀特性产生影响。
通过实验测试和数值模拟，我们可以获得多晶硅薄膜材料在不同温度下的热膨胀系数，进一步揭示其特性规律。
其次，我们探讨了多种优化策略以改善多晶硅薄膜材料的热膨胀特性。
一种常见的优化方法是控制多晶硅晶粒的生长方向，以减少晶界对热膨胀的影响。
另外，采用合适的杂质掺杂技术可以改变多晶硅材料的组织结构，从而降低其热膨胀系数。
此外，设计合理的材料结构和工艺参数也是优化多晶硅薄膜材料热膨胀特性的有效途径。
在优化策略方面，我们还可以通过控制多晶硅薄膜材料的厚度、应力分布等参数来降低其热膨胀系数。
此外，选择合适的衬底材料和封装材料，以及采用复合材料等新型材料技术，也可以有效改善多晶硅薄膜材料的热膨胀特性。
在实际应用中，我们需要综合考虑多种因素，如成本、工艺可行性、性能要求等，选择最合适的优化策略。
除了热膨胀特性，多晶硅薄膜材料的其他性能指标也需要进行综合评估，以确保器件的稳定性
和可靠性。
未来，我们还可以进一步探讨多晶硅薄膜材料的其他性能特性，并结合最新的材料科学技术，不断完善其热膨胀特性分析与优化策略研究。
多晶硅薄膜材料的光电特性研究与优化
多晶硅薄膜材料的光电特性研究与优化下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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多晶硅薄膜的用途
多晶硅薄膜的用途
多晶硅薄膜具有广泛的用途，主要包括以下几个方面：
1. 太阳能电池：多晶硅薄膜是太阳能电池的主要材料之一，具有良好的电导性和光吸收能力，可以转化光能为电能。
2. 薄膜晶体管：多晶硅薄膜可用于制造薄膜晶体管，广泛应用于显示器、计算机和电子设备中。
它具有高电子迁移率和较低的漏电流，能够提高器件的性能和响应速度。
3. 生物传感器：多晶硅薄膜可以用于制造生物传感器，用于检测和分析生物分子和生物体的信息。
它具有良好的生物相容性和生物兼容性，可广泛应用于医疗诊断、药物筛选和生物研究领域。
4. 智能电子设备：多晶硅薄膜可以制成柔性电子设备，如智能手表、可穿戴设备和柔性显示屏等。
它具有较高的柔韧性和可弯曲性，可以适应各种曲面和形状。
5. 芯片封装：多晶硅薄膜可以用作芯片封装的保护层，提供对芯片的保护和隔热功能。
同时，它还具有优异的耐磨损性和防腐蚀性，能够提高芯片的可靠性和寿命。
6. 其他应用：多晶硅薄膜还可以用于光学器件、纳米器件、传感器和微机电系统（MEMS）等领域，具有广泛的潜在应用前景。
多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性研究
多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性研究多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性一直是光电领域的研究热点之一。
随着光电技术的不断发展，人们对多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性进行了深入的研究，以期能够更好地应用于太阳能电池、光电器件等领域。
本文将对多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性进行系统的研究和分析，以期为相关研究提供一定的参考和借鉴。
一、多晶硅薄膜材料的基本特性多晶硅薄膜材料是一种常见的光电材料，具有优良的光电性能和稳定性。
多晶硅薄膜材料的基本特性包括光电导率、光吸收系数、载流子寿命等。
在不同光谱下，多晶硅薄膜材料的基本特性可能会有所不同，这也是本文研究的重点之一。
二、多晶硅薄膜材料在可见光谱下的响应特性研究可见光是人类日常生活中最常见的光谱之一，多晶硅薄膜材料在可见光谱下的响应特性对于太阳能电池等光电器件的性能至关重要。
本文将对多晶硅薄膜材料在可见光谱下的吸收、光电导率等特性进行深入研究，以期揭示其在可见光谱下的响应规律。
三、多晶硅薄膜材料在红外光谱下的响应特性研究红外光谱是一种具有较长波长的光谱，对于多晶硅薄膜材料的响应特性也具有重要意义。
本文将对多晶硅薄膜材料在红外光谱下的吸收、透射等特性进行研究，以期为红外光谱下的光电器件设计提供一定的参考。
四、多晶硅薄膜材料在紫外光谱下的响应特性研究紫外光谱是一种波长较短的光谱，对于多晶硅薄膜材料的响应特性也有一定的影响。
本文将对多晶硅薄膜材料在紫外光谱下的吸收、光电导率等特性进行研究，以期揭示其在紫外光谱下的响应规律。
五、多晶硅薄膜材料在不同光谱下的应用展望最后，本文将对多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性进行综合分析，展望其在太阳能电池、光电器件等领域的应用前景。
同时，本文也将对多晶硅薄膜材料在不同光谱下的研究进行总结，并提出未来研究的方向和重点。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，具有重要的理论和应用意义，对于推动光电技术的发展具有重要的意义。
太阳能电池用多晶硅薄膜的制备研究
太阳能电池用多晶硅薄膜的制备研究一、本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的日益加强，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其重要性日益凸显。
在太阳能电池技术中，多晶硅薄膜因其较高的光电转换效率和相对较低的成本，成为研究的热点。
本文旨在探讨多晶硅薄膜的制备技术及其在太阳能电池中的应用，通过深入研究其制备过程，优化工艺参数，以提高太阳能电池的光电转换效率和使用寿命。
本文首先概述了太阳能电池的基本原理和发展历程，重点介绍了多晶硅薄膜太阳能电池的优势和挑战。
随后，详细阐述了多晶硅薄膜的制备方法，包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶液法等，并分析了各种方法的优缺点。
在此基础上，通过实验研究，优化了多晶硅薄膜的制备工艺，探索了不同工艺参数对薄膜性能的影响。
本文还探讨了多晶硅薄膜太阳能电池的光电性能表征方法，包括光电转换效率、光谱响应、稳定性等，并对比分析了不同制备方法所得薄膜的光电性能。
总结了多晶硅薄膜太阳能电池的研究进展和未来的发展趋势，为相关领域的研究提供参考。
通过本文的研究，我们期望能够为多晶硅薄膜太阳能电池的制备技术提供理论支持和实践指导，推动太阳能电池技术的不断发展和优化，为全球能源结构的转型和可持续发展做出贡献。
二、多晶硅薄膜的基础知识多晶硅薄膜是太阳能电池的核心材料之一，其性能直接影响到太阳能电池的光电转换效率和使用寿命。
多晶硅，与单晶硅相比，其晶体结构中的原子排列并非完全有序，但仍具有一定的结晶性。
这种结构使得多晶硅在制造成本上相对较低，同时在某些应用场景下，其光电性能也能满足需求。
多晶硅薄膜的制备主要涉及到化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、液相外延（LPE）以及溅射等工艺。
这些工艺方法各有优缺点，例如，CVD法可以获得大面积、均匀性好的薄膜，但设备投资较大；PVD法则可以获得高质量的薄膜，但生产效率相对较低。
多晶硅薄膜的性能参数主要包括其厚度、结晶度、表面形貌、掺杂浓度以及载流子迁移率等。
多晶硅薄膜太阳能电池的研究现状
半导体是锐钛矿型二氧化钛 ( TiO2 ) , TiO2 虽然具有无毒 、稳 定 、制备工艺简单且抗腐蚀性能好等特点 ,但是禁带宽度为 312 eV ,只能吸收波长小于 380 nm 的紫外光 ,因此光电转化 效率低 。研究纳米晶薄膜太阳能电池最成功的是瑞士科学 家 Gratzel等人 ,他们于 1991年提出的染料 Ru ( dcbpy) 2 [ (μ2 CN) Ru (CN ) ( bpy) 2 ]2 敏化纳米 TiO2 薄膜作为阳极的太阳 能电池 ,以较低的成本制备了光电转化效率为 711～719%的 太阳能电池 [26 ] ,在这一领域取得了突破性进展 。随后这种 电池以其原料低廉和制作工艺简单等优点而引起人们的广 泛关注 , Gratzel等人又于 2006 年对工艺改进后将光电转化 效率提高到 1113% [27 ] 。 2. 6 叠层太阳能电池
选用 的 无 机 化 合 物 主 要 有 CdTe, CdS, GaA s, Cu InSe2 (C IS)等 ,其中 CdTe的禁带宽度为 1145 eV (最佳产生光伏响 应的禁带宽度为 115 eV ) ,是一个理想的半导体材料 ,截止 2004年 , CdTe电池光电转化效率最高为 1615% [14 ] ; CdS的 禁带宽度约为 2142 eV ,是一种良好的太阳能电池窗口层材 料 ,可与 CdTe、SnS和 C IS等形成异质结太阳能电池 [15～18 ] ; GaA s的禁带宽度为 1. 43 eV ,光吸收系数很高 , GaA s单结太 阳电池的理论光电转化效率为 27% ,目前 GaA s/ Ge单结太 阳电池最高光电转换效率超过 20% ,生产水平的光电转换效 率已经达到 19～20% ,其与 Ga InP组成的双节 、三节和多节 太阳能电池有很大的发展前景 [19 ] ; C IS薄膜太阳能电池实验 室最高光电转化效率已达 1915% [20 ] ,在聚光条件下 ( 14 个 太阳光强 ) ,光电转化效率达到 2115% [21 ] ,组件产品的光电 转化效率已经超过 13% [22 ] ; C IS薄膜用 Ga部分取代 In,就 形成 Cu In12x Gax Se2 (简称 C IGS)四元化合物 ,其薄膜的禁带宽 度在 1104～117 eV范围内可调 ,这为太阳能电池最佳禁带宽 度的优化提供了机会 ,同时开发了两种新的材料 ,用 Ga完全 取代 In形成 CuGaSe2 ,用 S完全取代 Se 形成 Cu InS2 ,以备 In、Se资源不足时可以采用 。但是 , Cd和 A s是有毒元素 , In 和 Se是稀有元素 ,严重地制约着无机化合物薄膜太阳能电 池的大规模生产 [23 ] 。
多晶硅薄膜材料的热辐射特性分析与优化策略研究
多晶硅薄膜材料的热辐射特性分析与优化策略研究多晶硅薄膜材料在光伏领域具有广泛的应用前景，其热辐射特性对其性能有着重要的影响。
本文旨在对多晶硅薄膜材料的热辐射特性进行深入分析，并提出优化策略，以提高其光伏转换效率。
一、多晶硅薄膜材料的热辐射特性分析1.1 多晶硅薄膜材料的基本性质多晶硅薄膜材料是一种常见的光伏材料，具有较高的光伏转换效率和稳定性。
其基本性质包括光学性质、热学性质等，对其热辐射特性具有重要影响。
1.2 多晶硅薄膜材料的热辐射特性分析多晶硅薄膜材料在光伏发电过程中会产生一定的热辐射，影响其光伏转换效率。
通过对多晶硅薄膜材料的热辐射特性进行分析，可以更好地了解其热辐射机制和影响因素。
1.3 多晶硅薄膜材料的热辐射特性优化策略针对多晶硅薄膜材料的热辐射特性，可以通过优化材料结构、改变工艺参数等方式来提高其光伏转换效率。
本文将提出一些优化策略，以改善多晶硅薄膜材料的热辐射特性。
二、多晶硅薄膜材料的热辐射机制分析2.1 多晶硅薄膜材料的热辐射机制多晶硅薄膜材料在光伏发电过程中会产生热辐射，其机制复杂且受多种因素影响。
通过对多晶硅薄膜材料的热辐射机制进行分析，可以更好地了解其热辐射特性。
2.2 多晶硅薄膜材料的热辐射机制影响因素多晶硅薄膜材料的热辐射机制受多种因素影响，包括材料结构、工艺参数、环境条件等。
通过分析这些影响因素，可以更好地优化多晶硅薄膜材料的热辐射特性。
2.3 多晶硅薄膜材料的热辐射机制优化策略针对多晶硅薄膜材料的热辐射机制，可以通过改变材料结构、优化工艺参数等方式来提高其光伏转换效率。
本文将提出一些优化策略，以改善多晶硅薄膜材料的热辐射机制。
三、多晶硅薄膜材料的热辐射特性优化策略研究3.1 多晶硅薄膜材料的热辐射特性优化策略通过对多晶硅薄膜材料的热辐射特性进行分析和研究，可以提出一些优化策略，以改善其光伏转换效率。
本文将重点探讨这些优化策略，并分析其可行性和效果。
3.2 多晶硅薄膜材料的热辐射特性优化策略实验研究通过实验研究，可以验证和优化多晶硅薄膜材料的热辐射特性优化策略。
多晶硅薄膜晶体管特性研究
多晶硅薄膜晶体管特性研究摘要多晶硅薄膜晶体管（polysilicon thin film transiston）因其高迁移率、高速高集成化、p 型和n型导电模式、自对准结构以及耗电小、分辨率高等优点，近年来被广泛的应用于液晶显示器。
随着器件尺寸减小至深亚微米，热载流子退化效应所致器件以及电路系统的可靠性是器件的长期失效问题。
本文主要研究热载流子效应。
首先，研究热载流子退化与栅极应力电压，漏极应力电压及应力时间的依赖关系。
其次，漏极轻掺杂（Light Doped Drain，LDD）结构是提高多晶硅薄膜晶体管抗热载流子特性的一种有效方法，研究了LDD结构多晶硅薄膜晶体管的结构参数对器件可靠性的影响。
关键词：多晶硅薄膜晶体管热载流子效应可靠性Study on Characteristics of polysilicon thin film transistorAbstractToday, p-Si TFTs are used broadly in display devices because of its high field effect mobility,high integration and high speed,high definition display,n channel and p channel capability,low power consumption and self-aligned structures. With the device scaling down to deep-submicrometer, the reliability of the device circuit system induced by hot carrier effect is long-term failure.Hot carrier effects is studied. Firstly,we mainly study the dependence between hot carrier degradation and gate-stress voltage,drain-stress voltage and stress time.Secondly,the structure of Light Doped Drain is an effective means to resist hot carrier effect ,the influence of parameters of LDD structures on reliability of p-Si TFT was investigated.Keywords：p-Si TFT;hot carrier effect;reliability目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1薄膜晶体管的发展 (1)1.2薄膜晶体管的结构以及工作原理 (2)1.2.1薄膜晶体管的结构 (2)1.2.2薄膜晶体管的工作原理 (3)1.3多晶硅薄膜晶体管的应用 (4)1.4多晶硅薄膜晶体管的热载流子效应 (5)第二章多晶硅薄膜晶体管的热载流子效应 (6)2.1热载流子效应 (6)2.2热载流子注入栅氧化层引起的退化 (6)2.3热载流子的注入机制 (7)2.4 提高多晶硅薄膜晶体管抗热载流子效应的措施 (9)2.5本章小结 (9)第三章多晶硅薄膜晶体管可靠性研究 (10)3.1多晶硅薄膜晶体管可靠性与热载流子应力条件的依赖关系 (10)3.1.1 阈值电压变化与栅极应力电压的关系 (10)3.1.2 阈值电压变化与漏极应力电压的关系 (11)3.1.3 阈值电压变化与应力时间的关系 (12)3.2 LDD多晶硅薄膜晶体管 (12)3.3 LDD多晶硅薄膜晶体管对热载流子效应的改善 (13)3.4 LDD多晶硅薄膜晶体管的结构参数对可靠性的影响 (14)3.4.1 LDD区注入能量对器件的影响 (14)3.4.2 LDD区掺杂浓度对横向电场的影响 (15)3.4.3 LDD区掺杂浓度对驱动性能的影响 (16)3.5 LDD结构多晶硅薄膜晶体管热载流子退化的简单模型 (17)3.6本章小结 (19)结语 (20)参考文献 (21)致谢 (22)第一章绪论1.1薄膜晶体管的发展人类对薄膜晶体管（thin film transiston: TFT）的研究工作已经有很长的历史。
多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性研究
多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性研究一直是光伏领域的研究热点之一。
随着太阳能技术的不断发展，人们对多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性有了更深入的了解。
本文将对多晶硅薄膜材料在可见光谱和红外光谱下的响应特性进行研究，以期为太阳能光伏技术的发展提供一定的参考。
一、多晶硅薄膜材料概述多晶硅薄膜材料是一种常见的太阳能光伏材料，具有良好的光电转换性能和稳定性。
多晶硅薄膜材料的制备方法多样，包括化学气相沉积、物理气相沉积等。
多晶硅薄膜材料在太阳能光伏领域有着广泛的应用，是一种性能稳定、成本低廉的光伏材料。
二、多晶硅薄膜材料在可见光谱下的响应特性研究可见光谱是太阳能光伏系统中最主要的光谱之一，多晶硅薄膜材料在可见光谱下的响应特性直接影响着光伏系统的光电转换效率。
研究表明，多晶硅薄膜材料在可见光谱下的响应特性受到材料表面光照强度、晶粒结构等因素的影响。
通过对多晶硅薄膜材料在可见光谱下的响应特性进行深入研究，可以优化光伏系统的设计和性能。
三、多晶硅薄膜材料在红外光谱下的响应特性研究红外光谱是太阳能光伏系统中另一个重要的光谱，多晶硅薄膜材料在红外光谱下的响应特性对于光伏系统的热电转换效率具有重要影响。
研究表明，多晶硅薄膜材料在红外光谱下的响应特性受到材料的能带结构、晶粒尺寸等因素的影响。
通过对多晶硅薄膜材料在红外光谱下的响应特性进行深入研究，可以提高光伏系统的热电转换效率。
四、多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性对光伏系统性能的影响多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性对光伏系统的性能具有重要影响。
在可见光谱下，多晶硅薄膜材料的响应特性直接影响光伏系统的光电转换效率；在红外光谱下，多晶硅薄膜材料的响应特性对光伏系统的热电转换效率起着关键作用。
因此，深入研究多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性，对于优化光伏系统的设计和性能具有重要意义。
五、多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性研究的展望随着太阳能技术的不断发展，多晶硅薄膜材料在不同光谱下的响应特性研究将会更加深入和全面。
多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构研究
多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构研究多晶硅薄膜材料是一种在光伏领域广泛应用的材料，其表面缺陷与能带结构对其光电性能具有重要影响。
本文将对多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构进行深入研究，探讨其对材料性能的影响及可能的改进方法。
一、多晶硅薄膜材料的表面缺陷多晶硅薄膜材料的表面缺陷是指在材料表面存在的各种缺陷，如晶界、晶粒边界、氧化物等。
这些表面缺陷会导致材料的光电性能下降，影响其在光伏器件中的应用效果。
研究表明，通过合理控制多晶硅薄膜材料的制备工艺，可以有效减少表面缺陷的产生，提高材料的光电转换效率。
二、多晶硅薄膜材料的能带结构多晶硅薄膜材料的能带结构是指在材料中电子的能级分布情况。
能带结构的不同会影响材料的导电性能和光吸收性能，进而影响光伏器件的性能表现。
通过对多晶硅薄膜材料的能带结构进行研究，可以优化材料的能带结构，提高其光电转换效率。
三、多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构的关系多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构之间存在一定的关系。
表面缺陷会影响材料的能带结构，进而影响材料的光电性能。
通过研究表面缺陷与能带结构之间的关系，可以深入了解多晶硅薄膜材料的光电性能形成机制，为进一步提高材料性能提供理论依据。
四、多晶硅薄膜材料表面缺陷与能带结构的改进方法针对多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构对其光电性能的影响，可以通过一些改进方法来提高材料的性能。
例如，可以通过优化制备工艺，减少表面缺陷的产生；通过掺杂等方法调控材料的能带结构，提高其导电性能和光吸收性能。
这些改进方法可以有效提高多晶硅薄膜材料的光电转换效率，推动其在光伏领域的应用。
五、结论与展望多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构对其光电性能具有重要影响，研究这些问题对提高材料性能具有重要意义。
通过深入研究多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构，可以为优化材料性能提供理论依据，推动其在光伏领域的应用。
未来，可以进一步深入研究多晶硅薄膜材料的表面缺陷与能带结构之间的关系，探索更多的改进方法，提高材料的性能表现，推动光伏技术的发展。
多晶硅薄膜太阳能电池的研制及发展趋势
多晶硅薄膜太阳能电池的研制及发展趋势1 引言鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加, 世界上许多国家掀起了开发和利用新能源的热潮。
在新能源中, 特别引人瞩目的是不断地倾注于地球的永久性能源——太阳能。
太阳能是一种干净、清洁、无污染、取之不尽用之不竭的自然能源, 将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础, 世界各国都很重视。
195年美国贝尔实验室研制成功第一个实用的硅太阳电池, 并于其后不久正式用于人造卫星。
我国1958年开始太阳电池的研究, 1971年成功地首次应用于我国发射的第二颗卫星, 1973年开始地面应用。
近几年来, 光伏市场发展极其迅速, 晶体硅太阳电池是光伏市场的主导产品,1997年占国际市场的份额在80 %以上。
但目前太阳电池用硅材料大多来自半导体硅材料的外品和单晶硅的头尾料, 不能满足光伏工业发展的需要。
同时硅材料正是构成晶体硅太阳电池组件成本中很难降低的部分, 因此为了适应太阳电池高效率、低成本、大规模生产发展的需要, 最有效的办法是不采用由硅原料、硅锭、硅片到太阳电池的工艺路线, 而采用直接由原材料到太阳电池的工艺路线, 即发展薄膜太阳电池的技术。
20世纪70年代开始, 发展了许多制作薄膜太阳电池的新材料, CuInSe、CdTe薄膜和有机膜等; 近20年来大量的研究人员在该领域中的工作取得了可喜的成绩。
薄膜太阳电池以其低成本、高转换效率、适合规模生产等优点, 引起生产厂家的兴趣, 薄膜太阳电池的产量迅速增长。
也正是为了进一步降低晶体硅太阳电池的成本,近几年来, 各国光伏学者发展了晶体硅薄膜电池。
多晶硅薄膜电池既具有晶体硅电池的高效、稳定、无毒和资源丰富的优势, 又具有薄膜电池工艺简单、材料节省、成本大幅度降低的优点,因此多晶硅薄膜电池的研究开发已成为近几年的热点。
2 电池工作原理多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上, 用相对薄的晶体硅层作为太阳电池的激活层, 不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性, 而且材料的用量大幅度下降, 明显地降低了电池成本。
多晶硅薄膜的制备探究论文
多晶硅薄膜的制备探究论文多晶硅（Polycrystalline silicon，简称poly-Si）是一种重要的半导体材料，广泛应用于太阳能电池、场效应晶体管、动态随机存储器和液晶显示器等领域。
本论文旨在探究多晶硅薄膜的制备方法及其影响因素，为多晶硅薄膜的研究和应用提供一定的参考和指导。
一、多晶硅薄膜制备方法1. 氧化物化学气相沉积法（Low-Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）LPCVD法是制备多晶硅薄膜最常用的方法之一，其工艺流程如下：首先，在硅衬底表面进行氧化物预处理，然后在高温（650-900℃）和低压（1-10 torr）下，用氢气和硅源气体（通常是SiH4）反应产生多晶硅薄膜。
LPCVD法具有制备多晶硅薄膜质量好、晶界密度低等优点，但是速率较慢，且设备和成本较高。
2. 热原子层沉积法（Hot-Wire Chemical Vapor Deposition，HWCVD）HWCVD法是一种新型的多晶硅薄膜制备方法，其基本原理是将硅制品用电加热至高温，然后用氢气和硅源气体在硅制品表面沉积多晶硅薄膜。
HWCVD法具有速率快、设备简单、成本低等优点，但是对反应条件和硅制品表面准备要求严格，影响因素较多。
3. 低压化学气相沉积法（Low-Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）LPCVD法是在低压（0.5-1 torr）和高温（610℃）下，用气相反应将硅源气体和杂质气体掺杂的气体反应产生多晶硅薄膜。
LPCVD法具有制备多晶硅薄膜较薄、晶界密度较低、掺杂均一等优点，但是对设备和工艺条件要求较高，且制备速率较慢。
二、多晶硅薄膜的制备影响因素多晶硅薄膜的制备受到多种因素的影响，如反应条件、衬底表面状态、硅源气体纯度、掺杂气体浓度和成分等。
其中影响最大的因素是反应条件和衬底表面状态。
1. 反应条件反应条件包括温度、压力、反应时间和气体流量等。
多晶硅薄膜制备工艺与应用发展的现代研究
多晶硅薄膜制备工艺与应用发展的现代研究摘要多晶硅薄膜在集成电路制造以及半导体器件制造等相关领域中有着非常广泛的应用价值，制备工艺近年来发展速度不断加快，使得多晶硅薄膜在相关行业领域中的应用前景更为广阔。
本文即以化学气相沉积法为重点，针对多晶硅薄膜的制备工艺与反应原理进行了分析，并简要介绍了多晶硅薄膜的应用与发展前景，望能够引起业内有关人员的重视与关注。
关键词多晶硅薄膜；制备工艺；应用；发展多晶硅薄膜是一种以玻璃、廉价硅以及陶瓷等低成本衬底材料为基础，基于一定技术反应所制备形成的特殊薄膜材料。
相较于单晶硅薄膜，多晶硅薄膜制备工艺更加简单，且与IC工艺的兼容性良好，因此在工艺制造领域中应用价值更为突出。
本文即针对多晶硅薄膜制备工艺及其应用发展方向的相关问题进行逐一分析与论述。
1 多晶硅薄膜制备工艺分析目前技术条件支持下，针对多晶硅薄膜的制备工艺较多，如化学气相沉积法、磁控溅射法、真空蒸发法等，其中以化学气相沉积法应用较多。
采用本方法制备多晶硅薄膜的基本原理为：气体可在等离子体增强沉积、催化以及热化学气相沉积等工艺条件下产生分解反应，进而形成多晶硅薄膜成品。
目前，工业领域多借助于辉光放电电子或等离子体激发化学气相沉积反应，并经过迁移、脱氢等一系列过程，于衬底表面沉积形成多晶硅薄膜。
此过程中，在辉光放电条件下，SiH4气体可以与设备中高能电子产生撞击，并导致气体产生分解反应，形成离子团，期间主要反应过程分别如下：SiH4→SiH2+H2；SiH4→SiH3+H2；SiH4→Si+H2。
由于气体分子与离子团自由行程低于反应腔室内的尺寸大小，因此在气体分解反应过程中分子会沿衬底方向扩散，导致离子团与分子产生撞击，期间主要反应过程分别如下：SiH2++SiH4→Si2H6；Si2H6++SiH2→Si3H8。
在化学气相沉积反应工艺腔室内，受分解反应影响，各离子团相互之间不断进行碰撞与扩散，导致浓度以及反应活性不同的离子团均沉积至衬底底部，但由于SiH3基团活性不足，因此难以沉积至衬底。
薄膜晶体管研究进展
薄膜晶体管研究进展许洪华1，徐 征2, 黄金昭2，袁广才2，孙小斌2，陈跃宁1（1.辽宁大学 物理系，沈阳 110036 ; 2.北京交通大学 光电子技术研究所，发光与光信息技术教育部重点实验室，北京 100044 )摘 要：薄膜晶体管是液晶显示器的关键器件，对显示器件的工作性能具有十分重要的作用。
本文论述了薄膜晶体管的发展历史，描述了薄膜晶体管的工作原理，分析了非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管、有机薄膜晶体管、ZnO活性层薄膜晶体管的性能结构特点与最新进展，并展望了薄膜晶体管的应用。
关键词：薄膜晶体管；液晶显示；ZnO薄膜中图分类号:TN304；TQ050；TB742 文献标识码：AResearch Progress on Thin Film TransistorXU Hong-hua1, XU Zheng2, HUANG Jin-zhao2, YUAN Guang-cai2, SUN Xiao-bin2, CHEN Yue-ning1(1. Department of Physics, Liao-ninUniversity, Shenyang 110036 ; 2. Key Laboratory of Luminescence and OpticalInformation , Ministry of Education Institute of Optoelectronics Technology, Beijing Jiaotong University , Beijing 100044 ) Abstract: Thin film transistor（TFT）which is of great importance in the properties of display devices is the key device of liquid crystal display. In this paper, the research history and the operating principles of TFT are described, meanwhile, the outstanding properties and recent research progress on thin film transistor such as amorphous silicon TFT, polycrystalline silicon TFT, organic TFT and ZnO-Based TFT are analyzed. At last, the development trends of thin film transistor are forecasted.Key Words: thin film transistor; liquid crystal display; zinc oxide thin film1 引言纵观信息时代迅猛发展的各项技术，不论网络技术与软件，还是通信技术、计算机技术，如果没有TFT-LCD 为代表的平板显示技术做人机交互界面，就构不成现在的信息社会。
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南阳师范学院学报
第 8卷
越来越高, 如康宁 1737的软化点温度高达 975 . 以这些玻璃作为衬底, 就可以升高非晶硅薄膜的退 火温度, 从而大大缩短退火时间. 总之, 该晶化方法 设备简单、操作 方便、工艺成熟、晶化工艺条件易
∀ 高温工艺: 采用冶金级硅、陶瓷、石墨等高温衬 底, 用液相外延法 ( 1420 ) 或气相外延法 ( 1100 ~ 1250 )高温沉积硅薄膜, 晶粒可增大到 100 m 以上.
目前, 制 备 多晶 硅 薄 膜 的 方 法 主 要 有以 下 几种: 1. 1 等离子增强化学气相沉积 ( PECVD )
第 8卷第 3期 2 0 0 9年 3月
南阳师范学院学报 Journal of N anyang Norm a l Un iversity
V o.l 8 No 3 M ar. 2009
多晶硅薄膜材料与器件研究进展
王红娟, 张 帅
( 南阳师范学院 物理与电子工程学院, 河南 南阳 473061)
摘 要: 多晶硅薄膜是当前在能源科学和信息技术领域中广泛使用的功能材料 , 综述了多晶 硅薄膜材 料及其器件 的特
图 1 催化 CVD 装置示意图
1. 5 固相晶化 ( SPC ) 此种方法制备的多晶硅薄膜已经广泛用于各
种电子器件的制造中. 该方法是先在比较低的温度 下 ( < 600 ) 淀积非晶硅薄膜, 然后采用热退火使 非晶硅薄膜处于固态下硅原子被激活, 然后发生重 组, 进而转化成多晶硅薄膜. 它的特点是非晶固体 发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度. 低造价 多晶硅薄膜, 一般用廉价的玻璃作为衬底, 硅烷气 体作为原料, 用 PECVD方法生长 a- Si)H 薄膜, 然 后用热处理的方法转化为多晶硅薄膜 [ 14 ] . 这种技 术的优点是能制备大面积的薄膜, 可进行远原位掺 杂, 成本低, 工艺简单, 易于形成生产线.
控, 且可进很好的工 业应用前景. 1. 5. 2 金属诱导晶化 ( M IC)
金属诱导固相晶化 ( M ISPC )法是在沉积 a- Si 薄膜之后, 用热蒸发镀上一层金属 ( A l、N 、i Pd) 膜, 然后再用热处理的方法使其转化为多晶硅薄膜. 可 用来诱导的金 属很多, 如 A 、l Au、N i、P、t T 、i C r、P d 等, 不同的金属诱导效果略有不同.
收稿日期: 2008 - 12- 31 作者简介: 王红娟 ( 1979- ) , 女, 河南新密人, 助教, 硕士, 主要从事光电材料与器件研究.
第 3期
王红娟等: 多晶硅 薄膜材料与器件研究进展
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表面粗糙度, 形成符合晶粒择优取向的结构衬底. 在薄膜用 S iF4 作为气源时, 沉积温度可以下降到 200 , 所获得的多晶硅薄膜的晶粒具有择优取向, 最大晶粒可达到 4~ 6 m[ 9 ] . 但 S iF4 气体具有强烈 的腐蚀性, 特别是在沉积过程中形成的 H F 对金属 仪器的腐蚀性较大, 故 PECVD 的反应室需要经常 的进行清洁处理. 1. 2 低压化学气相沉积 ( LPCVD)
距离就缩短. 离子 轰击也提高了反 应粒子的迁移 率, 更容易生成均匀稳定的薄膜. 可以在室温下把 薄膜沉积在塑料衬底 [ 4] . 经过大比 例的氢稀释 [ 5] 或氩稀释可直接在低温下沉积多晶硅薄膜, 但沉积 速率很低, 一般在 1A / s[ 6] . 采用甚高频 ( VH F ) [ 6] 及 微波 ( MW ) [ 7] 的方法, 可大大 提高薄膜 的沉积速 率. 采用卤硅化合物 ( 如 S iF4 ) 作为反应气体更有 利于薄膜的晶化 [ 8] . 因为 F∃ S i和 F∃ H 的化学键 键能比 S i∃ S i和 S i∃ H 大得多, 所以整个表面反应 过程将释放大量的能量, 从而诱导低温成核. F 基 粒子能原位腐蚀掉正在成长的薄膜表面的弱 S i∃ Si键; F 基粒子还通过腐蚀衬底表面来控制衬底的
与传统的常规高温炉退火相比, 该技术能大大 降低退火温度, 缩短退火时间, 制备出较大晶粒的 多晶硅薄膜. 但是金属诱导固相晶化法一个致命的 缺点就是形成的多晶硅中含有金属原子, 这在很大 程度上破坏了硅薄膜的电学特性. 在什么样的工艺 条件下, 多晶硅薄膜中可不含金属原子, 涉及非常 复杂的各种热动力学机制和硅与诱导金属之间的 关系, 这是迄今为止还无法解决的问题. 1. 5. 3 快速热退火 ( RTA)
催化 CVD ( cata ly tic chem ica l deposit ion) 方法 用催化剂使 SHi 4 和 H 2 在较低温度下因催化反应 而裂解, 在衬底上沉积薄膜. 仲伯强等人 [ 13] 采用的 催化反应方法装置的示意图如图 1, 样品置于石英
管状反应室中, 反应室由电炉加热, 并用热电偶测 量、控制温度. 催化剂由载气输入并通过活化器进 入反应室. SHi 4 和 H 2 直 接进入反应室, 在活性极 强的催化剂作用下发生裂解, 在衬底上沉积薄膜. 热丝法经常被归为催化法, 因为加热所用的灯丝除 提供热量外也起着催化剂的作用.
点、制备方法及研究进展.
关键词: 多晶硅薄膜; 器件 ; 化学气相沉积; 固相晶化
中图分类号: O 484. 1
文献标识码: A
文章编号: 1671- 6132( 2009) 03- 0042- 05
自 1964年多晶硅薄膜开始在集成电路中被用 作隔离, 以及 1966年出现第一只多晶硅 MOS场效 应晶体管以来, 多晶硅 薄膜的研究有 了很大的进 展. 由于多晶硅薄膜同时具有单晶硅材料高迁移率 及非晶硅材料可大面积、低成本制备的优点, 在一 些半导体器件和集成电路中 得到了广泛应 用. 例 如, 在 MOS集成电路中, 重掺杂多晶硅薄膜常用作 电容器的极板、MOS随 机存储器电荷存储元件的 极板、浮栅器件中的浮栅、电荷耦合器件中的电极 等; 轻掺杂多晶硅薄膜常常用于集成电路中的 M O S 随 机存 储器 的负载 电阻 器及 其他 电阻 器等 .
化学 气 相 沉 积 经 常 使 用 的 气 源 为 S iC l4、 SHi C l3、SHi 2 C l2、SHi 4, 将衬底加热到 适当温度, 在 一定的保护气氛下进行一些化学反应如:
S Hi 4 # S i+ 2H2, S iC l4 + 2H 2 # Si+ 4H C l 生成硅然后沉积在衬底表面, 而这些反应的温 度较高, 在 800 ~ 1200 之间, 而 等离子增强化 学气相沉积可降低硅的生长温度, PECVD 法是物 理和化学方法的结合. 通过射频电场产生辉光放电 增强膜的沉积. 气体辉光放电产生的离子溅射衬底 表面也可以除去污垢, 即在外延生长前进行原位清 洁处理; 在生长时用于产生新的吸附位置, 由外延 反应所产生的原子结合到稳定位置所需走的平均
在过去的几年里, 为了制备用于多晶硅薄膜太 阳能电池、多晶硅薄膜晶体管等的多晶硅材料, 人 们对该晶化技术进行了大量 研究. 由 于铝含量丰 富、价格便宜, 因此铝诱导晶化备受众多研究单位 的青睐. 大量的研究表明在铝诱导晶化过程中影响 多晶硅薄膜质量的参数有很多, 主要有退火时间、 退火温度、铝膜和非晶硅膜厚度的比值、铝膜晶粒 的大小、A l / a- Si的界面状况等. 退火温度越低, 晶 粒尺寸就越大, 但晶化速率会越慢; 非晶硅膜厚度 一定时, 随着铝膜厚度的增加, 多晶硅薄膜的结晶 度升高, 晶粒尺寸变大 [ 31] .
1 多晶硅薄膜的制备方法
多晶硅薄膜的制备工艺按处理温度的高低划 分为三类: 低温工艺: 整体加工温度低于 600 , 在玻璃、不锈钢和塑料衬底上低温沉积, 或者低温 沉积硅薄膜以后, 通过低温晶化工艺增大晶粒, 此 工艺可以使用低温衬底, 晶粒尺寸仅在纳晶范围, 大约几十纳米. ! 中温工艺: 在可耐较高温度的玻 璃衬底上低温沉积硅薄膜, 然后采用中温晶化工艺 将晶粒增大到 1~ 20 m, 温度 在 550 ~ 1000 .
目前国内外采用的再结晶技术很多, 主要有常 规高温炉退火 [ 15- 18] 、快速热退火 [ 19- 20] 、金属诱导 晶化 [ 21 - 29] 等. 这些晶化技术各有优缺点, 至于哪种 方法更适合于多晶硅薄膜太阳能电池的工业生产, 目前还无定论. 1. 5. 1 常规高温炉退火
该方法是在真空或者高纯氮气保护下把非晶 硅薄膜放入炉子内退火, 使其由非晶态转变为多晶 态. 它是利用非晶硅薄膜再结晶制备多晶硅薄膜的 一种最直接、最简单的方法, 也是人们最早采取的 一种晶化技术. 为使该过程适合于所用的玻璃衬底 而采用较低的晶化温度, 因此, 晶化时间相对较长. 利用常规高温炉退火所得到的多晶硅薄膜的晶粒 尺寸受温度的影响很大. 研究表明, 晶粒尺寸随温 度 ( 500 以上 ) 的升高会 逐渐减 小, 达 到最小值 后, 然后随着温度的升高晶粒尺寸又会变大 [ 30 ] .
多晶硅薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面 取向的小晶粒构成的, 晶粒与晶粒之间的区域成为 晶界, 晶界和晶粒的结构不同, 它们的原子化学势 也不同. 晶界包含很多复合中心, 光生载流子在被 结分开之前, 如果遇到晶界, 会导致电子和空穴的 复合. 在一定的生长条件下, 晶粒有一种主要的生 长取向, 称为择优取向. 择优取向对多晶硅薄膜的 性能影响很大. 因此, 如何增大晶粒从而减少晶界, 如何使晶粒具有择优取向从而避开晶界的影响, 是 制备优质多晶硅薄膜的主要研究方向 [ 1- 3] .
当硅烷或其他反应气体经过 W、T a、M o 等制 成的灯丝, 加热到 1600 以上反应气体受热断键 分解成各种中性基团, 在衬底上沉积 成多晶硅薄 膜. 用 HW CVD 方 法 沉 积 薄 膜 速 度 较 快, 约 为 1nm / s. 同时提供大量高能量 原子 H, 可使网络充 分弛豫, 有 利于晶 化. 沉积过 程中衬 底温度 仅有 175 ~ 400 , 可 用 廉 价 玻 璃 作 为 衬 底. 用 HWCVD 方法制备的多 晶硅薄膜的晶粒尺寸约为 0. 3~ 1. 0 m, 具有柱状结构, 择优取向于 ( 111) 晶 向 [ 12] , 可应用于光伏打器件. 但是在高温下灯丝蒸 发产生的金属原子沉入膜中, 对薄膜造成污染. 另 外由于钨丝温度较高, 因此对部分设备的耐热要求 较高, 而且晶粒尺寸较小, 也不适宜大面积均匀薄 膜的制备, 所以应用范围仍受到很大限制. 1. 4 催化 CVD