掺杂对薄膜的影响

、P层掺杂对薄膜性能的影响
1.1CH4掺杂对薄膜性能的影响
1.1.1CH4/SiH 4流量比对薄膜沉积速率的影响
（a）报道来源：汪沁等.p-i-n型非晶硅薄膜电池p层材料制备及光学性
能研究[J].大连理工大学学报，2011，54（1）：S1-S4.
图1不同捧委比例卜的沉枳越率
结论：随着掺杂比（CH4/SiH4）的不断增大，薄膜的沉积速率不断的降低。

原因由于键能值较低（299 kJ/mol）且易于分解的硅烷流量下降,相比而言,甲烷的键能值则较高（413 kJ/mol）,较难分解；其二，由于碳氢基团在薄膜生长表面相比于硅氢基团而言具有较低的吸附系数。

1.1.2 CH 4/SiH 4流量比对薄膜电学性能（电导率）的影响
（a）报道来源：武汉理工大学，沈峰硕士论文《PECVD法制备P型非晶硅薄膜及多晶硅薄膜》。

薄膜样品光学禁带宽度、薄換厚度与光电导率的计算数值
R1/52/53/5455/5
E^eV 1.98 2.16223
幔度伽120.9m106.71014114.2
光电导
5.65X10^ 1.88X10^ 1.&OX104 1.27XI0"10.72 X104
S J CTXI
°1/5 2/5 3/5 4/5 5/5
图3-8光屯导与C比/Si比的关系
结论：随着甲烷掺杂浓度的增大，电导率逐渐降低，说明掺碳对电导率有预制的作用。

1.1.3 CH 4/SiH 4流量比对薄膜光学性能（光学带隙、透过率）的影响
1.131 CH 4/SiH 4流量比对薄膜光学带隙的影响
（a）报道来源：武汉理工大学，沈峰说硕士论文《PECVDfe制备P型非晶硅薄膜及多晶硅薄膜》。

图3-8光学带隙与CH+/SiH,的关系
结论：随着甲烷掺杂浓度的增大，薄膜的光学带隙逐渐增大。

原因是随着碳掺杂的增大，C-H键和C-Si键逐渐增多，C-H键和C-Si键的键能相比于Si-Si 键键能都要高，因此随着C掺量的增加高能键密度也增加，导致光学带隙增大。

1.132 CH 4/SiH 4流量比对薄膜透过率的影响
(a)报道来源：武汉理工大学，沈峰说硕士论文《PECV法制备P型非晶硅薄膜及多晶硅薄膜》。

波K /nrn
閨九怡平同U侶i拶杂比制备的溥腿遥过率图谄
I# R-I/5; 2# R-2/5; 3# R-3/5;曲R*4/S; 5# 尺一5F5
结论：随着C掺杂含量的增加，薄膜的透过率也逐渐增大。

原因是C掺量的增加，导致光学带隙的增大，使薄膜吸收边向短波长方向移动，透射率也就增大。

1.2B2H掺杂对薄膜性能的影响
1.2.1B 2耳掺杂对薄膜沉积速率的影响
(a)报道来源：潘圆圆等.硼掺杂对热丝CVD法制备纳米晶硅薄膜微结构与光电性能的影响[J].真空科学与技术学报,2012,32(6):509-513.
图4 薄膜沉枳速率与掺朵比例的关系
结论：随着硼烷掺杂浓度增加，薄膜的沉积速率逐渐降低。

122 B 2H6掺杂对薄膜电学性能的影响
(a)报道来源：张溪文等.掺硼非晶硅薄膜的微结构和电学性能研究[J].功能材料与器件学报，2003,9(2):150-154.
(Ml mi 0.1JO2 LLO 価t.OOfi MW
Fig* 4 VarieU nt I呻ariihm <wf film condu( liviu \ doping ratio <1 B：H&/SiH+
图4样晶电导率对址随硼烷流量比R的变化规律
0.46
“
w
0.44
0.42
0.40
(I.3K -
».36 -
0.3斗-
0.32
°34
6
(b)报道来源：潘园园等.硼掺杂对热丝CVD法制备纳米晶硅薄膜微结构与光电性能的影响[J],2012,32(6):509-513.
图H 薄膜电Y率。

再掺孕比侧的天系
结论：随着硼烷掺杂浓度的增加，薄膜的电导率增大，光暗电导比大幅度降低，原因是随着硼烷掺杂的增加，薄膜中的载流子浓度增大，电导率就会增加。

1.2.3 B 2H6掺杂对薄膜光学性能(消光系数和吸收细数、光学带隙、
折射率)的影响
1.2.3.1 B 2H6掺杂对薄膜消光系数和吸收细数的影响
(a)报道来源：夏冬林等.掺硼p型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征[J]. 影像科学与光化学,2010,28⑷:296-304.
结论：随着波长的增大，消光系数和吸收系数都在减小；随着硼烷掺杂浓度
的升
高,薄膜的消光系数和吸光系数都在增大。

所以低浓度掺杂有利于让更多的 光通过窗口层，提高电池性能。

123.2 B 2H 6掺杂对薄膜光学带隙的影响
(a )报道来源：潘园园等.硼掺杂对热丝CVD 法制备纳米晶硅薄膜微结构与 光电性能的影响[J],2012,32(6):509-513.
图6 薄膜光学带隙陷与掺杂比例的关系
(b )报道来源：华中科技大学，陈宇硕士论文《柔性衬底非晶硅薄膜太阳 能电池的研究》。

阉雲 协河绷烷的■里：II ；*韻《?品直懂做凤監價浊
300 m 700 WU WO I wo
Inm
E4 H iV«.Kli9A*Kllh^
SDO 700 8W
l«W
肋nm
1." ----------------------- 1 ------------------- 1----------------------
a oooi o.ooi o.oi o.i
珂烷，硅烷十甲辭量比
图久10齐的C H簿饌）t学带隙人水与BaHy （SiHcKH*｝流龜比关系
罔
结论：随着硼烷掺杂量的不断增加，薄膜的光学带隙逐渐降低。

原因是硼的掺入使得薄膜结构的无序度增加，使得从能带到带尾的能态重新分布，并在薄膜的带隙中引入了多个带隙态，从而导致能带到带尾和带尾到带尾的跃迁数目增加。

这些位于原吸收边附近的带隙态是使得薄膜光学带隙变窄的主要原因。

123.3 B 2H6掺杂对薄膜折射率的影响
（a）报道来源：夏冬林等.掺硼p型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征[J]. 影像科学与光化学，2010,28⑷:296-304.
结论：随着掺杂浓度的增加，薄膜的折射率先增大后降低。

5
9
■
8 5
i 7
1X
■
1±
J 卜罔關烷廉卑比沉険的牢»间龊诽帛阿折剧辜曲线
二、N层掺杂对薄膜性能的影响
2.1Pf掺杂对薄膜性能的影响
2.1.1PH3掺杂对薄膜沉积速率的影响
(a)报道来源：暨南大学，薛家斌硕士论文《PIN单结非晶硅薄膜太阳能电池的制备及研究》。

119
Bt|
lit
kii
• 11
o If
UM
用4.6 n层沉积速率葩梅朵诙段变化圈
结论：随着PH掺杂量的增大，沉积速率变化不大。

2.1.2PH3掺杂对薄膜电学性能的影响
(a)报道来源：暨南大学，薛家斌硕士论文《PIN单结非晶硅薄膜太阳能电池的制备及研究》。

CgMtratm o< PH. aduterartwr MJ
(b)报道来源：：殷官超等.磷掺杂对非晶硅薄膜结构及光电性能的影响[J]. 硅酸盐学报，2011,39⑷:568-571.
袁1 I 样品暗电导率及结构有瘁度与琪播杂灵度的关系
Dark conductivity and structure (ird^rin^ depen dence of F
doping contcnr
咖11 石
Mcdinm-ranced (Hdlcrin^ k
Dark conductivity n<(S cm -1)
0-4 O 16
U M <0 3
0.3 0 17
0.73 口 M
2.4? x 1(? ' L0 0.20 S41 - 10 1 L3S
<1 22 A (IK 7 |0 J 1.5
0.22
2.7a^ itr 1
(c) 报道来源：电子科技大学，何世东硕士论文《 PIN 非晶硅太阳能电池 的制备与特性研究研究》。

g g
41
T »
11
i t it
tJPH, aftj4«ra>on
图4J n 展暗电导率曲抄杂報度变化图
p=2CW n-joor F T = 12 Mccm
10f-
-
-
-
101
”
10 T I ' T ■ IT T r ' I B I ■■ I ■ F ■ I '
0/0 0.2 0.4 0© OS 1.0 12 1 4 1.6
PH+/SiH4(%)
鬧斗8 a-SiH薄膜电用4打PHl/SiH4再杂比的＜系
结论：随着PH3掺量的不断增加，薄膜的电阻率逐渐减小，电导率逐渐增大，这是因为PH3掺量增加，导致薄膜中的载流子增大，电阻率就会降低，电导率就会增大。

但随着掺杂量的再度增加，薄膜的电阻率不再降低，电导率不再增大，这是因为当PH3掺杂过量时，部分磷原子取代H原子直接形成Si-P键,减小了缺陷态密度，而缺陷态往往可成为非辐射复合中心，此种复合中心数量越多，对多数载流子的捕获作用就越大，从而使得薄膜的导电性能下降。

2.1.3 PH 3掺杂对薄膜光学性能的影响
2.131 PH 3掺杂对薄膜透光率的影响
(a)报道来源：武汉理工大学，殷官超硕士论文《PECV法制备掺磷非晶硅薄膜及其结构和性能的研究》。

其中1#=0.4%, 2#=0.5%, 3#=0.75% 4#=1.0%, 5#=1.25%, 6#=1.50%。

Jtiq 结论：
2.132 PH 3掺杂对薄膜折射率的影响
(a )报告来源：武汉理工大学，殷官超硕士论文《 PECVD 法制备掺磷非晶 硅薄膜及其结构和性能的研究》。

Cl
细口 ICKKI
罔3」平同瞬播朵浓摩卄品磁:陳膜的谴过寧
□
a
Dffpinp
R 3-6非晶待iW 膜杆i=550nm 誥折鸵聿fifi F 捋杂灌廈变优的朋
K
tlpu
二
srpllm。