多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积
PECVD原理及设备结构
真空度检测器
用于实时监测PECVD腔室的真空度 ，一般采用电离规或电容规等源
为PECVD设备提供高电压，一般采用直流 电源，输出电压范围为几千伏至几十千伏。
为PECVD设备提供射频能量，一般采用大 功率射频放大器，输出频率为13.56 MHz 。
偏压电源
电源控制系统
pecvd原理及设备结构
2023-11-06
目录
• 引言 • pecvd原理 • pecvd设备结构 • pecvd工艺控制 • pecvd应用领域 • 结论
01
引言
目的和背景
目的
PECVD是一种用于制备薄膜材料的方法，具有较高的质量和 均匀性，同时具有较低的成本和更广泛的适用范围。
背景
随着科技的发展，对于薄膜材料的需求不断增加，而PECVD 作为一种制备薄膜材料的有效方法，得到了广泛的应用和推 广。
薄膜的结构对它的性能也有重要影响。例如，多晶硅薄膜具有较高的导电性能和机械强度，而单晶硅薄膜则具 有较高的光学性能和电子迁移率。
工艺流程优化
工艺流程设计
为了获得高质量、高性能的薄膜，需要对PECVD工艺流程进行精心设计。这包括前处理、沉积过程、 后处理等各个环节的优化和控制。
设备维护与保养
为了保持设备稳定性和生产效率，需要定期对设备进行维护和保养。例如，清洗反应室、更换电极等 。
06
结论
研究成果总结
01
PECVD原理的发现
PECVD是一种基于等离子体放电的化学气相沉积技术，其原理是利用
辉光放电产生的高能等离子体对薄膜进行沉积。
02 03
PECVD设备结构的研究
PECVD设备通常由反应室、电源、进气系统、排灰系统等组成。反应 室是设备的主要组成部分，其内部结构包括电极、放电空间和沉积表 面。
多晶硅的基础知识.doc
多晶硅的基础知识重要的半导体材料，化学元索符号Si,电子工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和机械等性能。
硅是产量最大、应用最广的半导体材料，它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。
在研究和生产中，硅材料与硅器件相互促进。
在第二次世界大战中，开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。
所用的硅纯度很低乂非单晶体。
1950年制出第一只硅晶体管，提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。
1952年川肓拉法(CZ)培冇硅单晶成功。
1953年乂研究出无土甘圳区域熔化法(FZ),既可进行物理提纯乂能拉制单晶。
1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅，但不能满足制造晶体管的要求。
1956年研究成功轼还原三氯轼硅法。
对硅屮微量杂质又经过一段时间的探索后，氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。
到1960年，用这种方法进行工业生产已具规模。
硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的首位。
60年代硅外延牛长单晶技术和硅平血工艺的出现，不但使硅晶体管制造技术趋于成熟，而且促使集成电路迅速发展。
80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。
硅还是有前途的太阳电池材料乙一。
用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟；无定形非晶硅膜的研究进展迅速；非晶硅太阳电池开始进入市场。
化学成分硅是元素半导体。
电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb 和O.lppb。
拉制单晶时要掺入一定量的电活性朵质，以获得所要求的导电类型和电阻率。
亜金屈铜、金、铁等和非金屈碳都是极有害的杂质，它们的存在会使PN结性能变坏。
硅中碳含量较高，低丁• lppm者nJ认为是低碳单晶。
碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。
硅中氧含量其高。
氧的存在有益也有害。
直拉硅单晶氧含量在5〜40ppm范围内；区熔硅单晶氧含量可低于lppmo硅的性质硅具有优良的半导体电学性质。
禁带宽度适中，为1.21电子伏。
载流子迁移率较高，电子迁移率为1350厘米2/伏•秒，空穴迁移率为480厘米2/伏•秒。
多晶硅和单晶硅 迁移率 oled
多晶硅和单晶硅迁移率 oled下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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光伏高纯硅基材料-概述说明以及解释
光伏高纯硅基材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述光伏高纯硅基材料作为一种关键的原材料，被广泛应用于太阳能电池板的制造过程中。
高纯硅是指杂质含量较低的硅材料，经过多次的提纯和晶体生长工艺，得到纯度达到99.9999以上的硅材料。
这种高纯度的硅材料具有优良的电学性能和物理特性，非常适合用于制造太阳能电池板。
随着全球对可再生能源需求的增加，太阳能光伏产业得到了快速发展。
作为太阳能电池的核心部件，高纯硅基材料的需求量也在不断增长。
光伏高纯硅基材料的应用范围包括单晶硅、多晶硅以及非晶硅等。
在太阳能电池板的制造过程中，高纯硅作为半导体材料，可用于制备电池的P-N结，从而实现太阳能光的电能转换。
通过光伏效应，光能被硅材料吸收后，激发电子运动，从而产生电流。
光伏高纯硅基材料的优良导电性和光吸收性能，保证了太阳能电池板的高效率和稳定性。
除了太阳能电池板的制造，光伏高纯硅基材料还可应用于其他领域，如光电子器件、光伏发电设备等。
光伏高纯硅基材料的独特性能使得它成为了现代科技领域中不可或缺的重要材料。
本篇文章将重点探讨光伏高纯硅基材料的定义、特点以及其在光伏产业中的应用。
通过对光伏高纯硅基材料的深入了解，我们可以更好地认识到其在可再生能源领域的重要性和发展前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的结构和内容进行简要介绍，可以按照以下方式编写：文章结构：本文主要由引言、正文和结论三部分组成。
引言部分：引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个部分。
概述：概述部分对光伏高纯硅基材料进行简要介绍，指出其在光伏领域中的重要性和应用前景。
文章结构：文章结构部分即当前所在的部分，主要介绍整篇文章的结构和目录。
文章根据大纲的要求，分为引言、正文和结论三个部分。
通过这样的结构安排，将有序地阐述高纯硅的定义与特点、光伏高纯硅基材料的应用，最后对其发展前景进行展望，并进行总结。
目的：目的部分主要明确本文的写作目的，即希望通过对光伏高纯硅基材料的介绍和分析，让读者了解其重要性和应用范围，并展望其未来的发展前景，以促进相关领域的研究和发展。
第十章多晶硅薄膜1
第十章:多晶硅薄膜人们一直试图寻找一种既具有晶体硅的优点，又能克服非晶硅弱点的太阳电池，多晶硅薄膜就是这样一种重要的新型薄膜材料。
多晶硅薄膜既具有晶体硅的电学特性，又具有非晶硅薄膜成本低、设备简单且可以大面积制备等优点，因此，多晶硅薄膜不仅在集成电路和液晶显示领域已经有广泛应用，而且在太阳能光电转换方面，人们也做了大量研究，寄予了极大的希望。
多晶硅（poly-Si）薄膜材料是指在玻璃、陶瓷、廉价硅等低成本衬底上，通过化学气相沉积等技术，制备成一定厚度的多晶硅薄膜。
1，多晶硅薄膜分类-晶粒大小①微晶硅薄膜（μc-Si）：晶粒大小在10-30nm左右；②纳米硅（nc-Si）：晶粒大小在10nm左右。
2，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。
3，在多晶硅薄膜研究中，目前人们主要关注的问题①如何在廉价的衬底上，能够高速、高质量地生长多晶硅薄膜；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。
10.1 多晶硅薄膜的基本性质1、多晶硅薄膜的特点多晶硅（polycrystalline silicon）薄膜是指生长在不同非硅衬底材料上的晶体硅薄膜，它是由众多大小不一且晶向不同的细小硅晶粒组成，晶粒尺寸一般为几百纳米到几十微米。
它与铸造多晶硅材料相似，具有晶体硅的基本性质；同时，它又具备非晶硅薄膜的低成本、制备简单和大面积制备等优点。
2 、多晶硅薄膜的制备技术（1）、液相外延技术制备多晶硅薄膜液相外延式其中一种重要的制备多晶硅薄膜的技术。
液相外延（Liquid Phase Epitaxy，LPE）制备多晶硅薄膜是指将衬底浸入低熔点的硅的金属合金（如Cu、Al、Sn、In等）熔体中，通过降低温度时硅合金在合金熔体中处于过饱和状态，然后作为第二相析出在衬底上，形成多晶硅薄膜。
多晶硅薄膜的制备方法
多晶硅薄膜的造备要领之阳早格格创做免费！！免费赢得正在尔站的广告1226 20:43:46 做家：leilei 根源：希萌光伏商务网多晶硅薄膜资料共时具备单晶硅资料的下迁移率及非晶硅资料的可大里积、矮成本造备的便宜.果此，对付于多晶硅薄膜资料的钻研越去越引起人们的闭注，多晶硅薄膜...多晶硅薄膜资料共时具备单晶硅资料的下迁移率及非晶硅资料的可大里积、矮成本造备的便宜.果此，对付于多晶硅薄膜资料的钻研越去越引起人们的闭注，多晶硅薄膜的造备工艺可分为二大类：一类是下温工艺，造备历程中温度下于600℃,衬底使用下贵的石英，然而造备工艺较简朴.另一类是矮温工艺，所有加工工艺温度矮于600℃，可用廉价玻璃做衬底，果此不妨大里积创造，然而是造备工艺较搀纯.暂时造备多晶硅薄膜的要领主要犹如下几种：矮压化教气相重积（LPCVD）那是一种间接死成多晶硅的要领.LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的造备中一致采与的尺度要领，具备死少速度快，成膜致稀、匀称、拆片容量大等个性.多晶硅薄膜可采与硅烷气体通过LPCVD法间接重积正在衬底上，典型的重积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，重积温度Td=580～630℃，死少速率5～10nm/min.由于重积温度较下，如一般玻璃的硬化温度处于500～600℃，则不克不迭采与廉价的一般玻璃而必须使用下贵的石英做衬底.LPCVD法死少的多晶硅薄膜，晶粒具备择劣与背，形貌呈“V”字形，内含下稀度的微挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不敷大而使其正在器件应用圆里受到一定节造.虽然缩小硅烷压力有帮于删大晶粒尺寸，然而往往伴伴着表面细糙度的减少，对付载流子的迁移率与器件的电教宁静性爆收不利效用.固相晶化(SPC)所谓固相晶化，是指非晶固体爆收晶化的温度矮于其熔融后结晶的温度.那是一种间接死成多晶硅的要领，先以硅烷气体动做本资料，用LPCVD要领正在550℃安排重积aSi:H薄膜，而后将薄膜正在600℃以上的下温下使其熔化，再正在温度稍矮的时间出现晶核，随着温度的落矮熔融的硅正在晶核上继承晶化而使晶粒删大转移为多晶硅薄膜.使用那种要领，多晶硅薄膜的晶粒大小依好于薄膜的薄度战结晶温度.退火温度是效用晶化效验的要害果素，正在700℃以下的退火温度范畴内，温度越矮，成核速率越矮，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而正在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得正在此温度范畴内，晶粒尺寸随温度的降下而删大.经洪量钻研标明，利用该要领治得的多晶硅晶粒尺寸还与初初薄膜样品的无序程度稀切相闭，T.Aoyama等人对付初初资料的重积条件对付固相晶化的效用举止了钻研，创造初初资料越无序，固相晶化历程中成核速率越矮，晶粒尺寸越大.由于正在结晶历程中晶核的产死是自收的，果此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶里与背是随机的.相邻晶粒晶里与背分歧将产死较下的势垒，需要举止氢化处理去普及SPC多晶硅的本能.那种技能的便宜是能造备大里积的薄膜，晶粒尺寸大于间接重积的多晶硅.可举止本位掺纯，成本矮，工艺简朴，易于产死死产线.由于SPC是正在非晶硅熔融温度下结晶，属于下温晶化历程，温度下于600℃，常常需要1100℃安排，退火时间少达10个小时以上，不适用于玻璃基底，基底资料采与石英大概单晶硅，用于创造小尺寸器件，如液晶光阀、摄像机与景器等.准分子激光晶化(ELA)激光晶化相对付于固相晶化造备多晶硅去道更为理念，其利用瞬间激光脉冲爆收的下能量进射到非晶硅薄膜表面，仅正在薄膜表层100nm薄的深度爆收热能效力，使aSi薄膜正在瞬间达到1000℃安排，进而真止aSi背pSi的转移.正在此历程中，激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被aSi薄膜吸支并转移为相变能，果此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，合理采用激光的波少战功率，使用激光加热便不妨使aSi薄膜达到熔化的温度且包管基片的温度矮于450℃，不妨采与玻璃基板动做衬底，既真止了pSi薄膜的造备，又能谦脚LCD及OEL对付透明衬底的央供.其主要便宜为脉冲宽度短(15～50ns)，衬底收热小.通过采用还可赢得混同晶化，即多晶硅战非晶硅的混同体.准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到aSi的表面，使其表面正在温度到达熔面时即达到了晶化域值能量稀度Ec.aSi正在激光辐射下吸支能量，激励了不仄衡的电子空穴对付，减少了自由电子的导电能量，热电子空穴对付正在热化时间内用无辐射复合的道路将自己的能量传给晶格，引导近表层极其赶快的降温，由于非晶硅资料具备洪量的隙态战深能级，无辐射跃迁是主要的复合历程，果而具备较下的光热变换效用，若激光的能量稀度达到域值能量稀度Ec时，即半导体加热至熔面温度，薄膜的表面会熔化，熔化的前沿会以约10m/s的速度深进资料里里，通过激光映照，薄膜产死一定深度的融层，停止映照后，融层启初以108～1010K/s的速度热却，而固相战液相之间的界里将以1～2m/s的速度回到表面，热却之后薄膜晶化为多晶，随着激光能量稀度的删大，晶粒的尺寸删大，当非晶薄膜真足熔化时，薄膜晶化为微晶大概多晶，若激光能量稀度小于域值能量稀度Ec，即所吸支的能量缺累以使表面温度降至熔面,则薄膜不爆收晶化.普遍情况下,能量稀度删大，晶粒删大，薄膜的迁移率相映删大，当Si膜靠近局部熔化时，晶粒最大.然而能量受激光器的节造，不克不迭无限删大，太大的能量稀度反而令迁移率下落.激光波少对付晶化效验效用也很大，波少越少，激光能量注进Si膜越深，晶化效验越佳.ELA法治备的多晶硅薄膜晶粒大、空间采用性佳，掺纯效用下、晶内缺陷少、电教个性佳、迁移率下达到400cm2/v.s，是暂时综合本能最佳的矮温多晶硅薄膜.工艺老练度下，已有庞大的死产线设备，然而它也有自己的缺面，晶粒尺寸对付激光功率敏感，大里积匀称性较好.重复性好、设备成本下，维护搀纯.赶快热退火（RTA）普遍而止，赶快退火处理历程包罗三个阶段：降温阶段、宁静阶段战热却阶段.当退火炉的电源一挨启，温度便随着时间而降下，那一阶段称为降温阶段.单位时间内温度的变更量是很简单统造的.正在降温历程中断后，温度便处于一个宁静阶段.末尾，当退火炉的电源闭掉后，温度便随着时间而落矮，那一阶段称为热却阶段.用含氢非晶硅动做初初资料，举止退火处理.仄稳温度统造正在600℃以上，纳米硅晶粒能正在非晶硅薄膜中产死，而且所产死的纳米硅晶粒的大小随着退火历程中的降温快缓而变更.正在降温历程中，若单位时间内温度变更量较大时(如100℃/s)，则所产死纳米硅晶粒较小(1.6～15nm)；若单位时间内温度变更量较小(如1℃/s)，则纳米硅粒较大(23～46nm).进一步的真验标明：延少退火时间战普及退火温度本去不克不迭改变所产死的纳米硅晶粒的大小；而正在退火时，温度降下快缓间接效用着所产死的纳米硅晶粒大小.为了弄领会降温量变更快缓对付所产死的纳米硅大小晶粒的效用，采与晶体死少中成核表里.正在晶体死少中需要二步：第一步是成核，第二步是死少.也便是道，正在第一步中需要脚够量的死少仔晶.截止隐现：降温快缓效用所产死的仔晶稀度.若单位时间内温度变更量大,则爆收的仔晶稀度大；反之，若单位时间内温度变更量小，则爆收的仔晶稀度小.RTA退火时降下退火温度大概延少退火时间本去不克不迭与消薄膜中的非晶部分，薛浑等人提出一种从非晶硅中分形死少出纳米硅的死少机理：分形死少.从下到上，只消温度不太下以致相邻的纳米硅岛不熔化，那么纵然普及退火温度大概延少退火时间皆不克不迭真足与消其中的非晶部分.RTA退火法治备的多晶硅晶粒尺寸小，晶体里里晶界稀度大，资料缺陷稀度下，而且属于下温退火要领，不符合于以玻璃为衬底造备多晶硅.等离子体巩固化教反应气相重积（PECVD）等离子体巩固化教反应气相重积（PECVD）法是利用辉光搁电的电子去激活化教气相重积反应的.起初，气体由于受到紫中线等下能宇宙射线的辐射，总不可预防的有沉微的电离，存留着少量的电子.正在充有稀疏气体的反应容器中引进激励源（比圆，曲流下压、射频、脉冲电源等），电子正在电场的加速效用下赢得能量，当它战睦体中的中性粒子爆收非弹性碰碰时，便有大概使之爆收二次电子，如许反复的举止碰碰及电离，截止将爆收洪量的离子战电子.由于其中正背粒子数目相等.故称为等离子体，并以收光的形式释搁出多余的能量，即产死“辉光”.正在等离子体中，由于电子战离子的品量出进悬殊，二者通过碰碰接换能量的历程比较缓缓，所以正在等离子体里里百般戴电粒子各自达到其热力教仄稳状态，于是正在那样的等离子体中将不统一的温度，便惟有所谓的电子温度战离子温度.此时电子的温度可达104℃，而分子、本子、离子的温度却惟有25～300℃.所以，从宏瞅上去瞅，那种等离子的温度不下，然而其里里电子却处于下能状态，具备较下的化教活性.若受激励的能量超出化教反应所需要的热能激活，那时受激励的电子能量（1～10eV）脚以挨启分子键，引导具备化教活性的物量爆收.果此，本去需要下温下才搞举止的化教反应，通过搁电等离子体的效用，正在较矮温度下以至正在常温下也不妨爆收.PECVD法重积薄膜的历程不妨综合为三个阶段：1.SiH4领会爆收计性粒子Si、H、SiH2 战SiH3等；2.活性粒子正在衬底表面的吸附战扩集；3. 正在衬底上被吸附的活性分子正在表面上爆收反应死成PolySi层，并搁出H2；钻研表面，正在等离子体辅帮重积历程中，离子、荷电集团对付重积表面的轰打效用是效用结晶品量的要害果素之一.克服那种效用是通过中加偏偏压压造大概巩固.对付于采与PECVD技能造备多晶体硅薄膜的晶化历程,暂时有二种主要的瞅面：一种认为是活性粒子先吸附到衬底表面,再爆收百般迁移、反应、解离等表面历程,进而产死晶相结构，果此,衬底的表面状态对付薄膜的晶化起到非常要害的效用；另一种认为是空间气好异应付于薄膜的矮温晶化起到更为要害的效用,即具备晶相结构的颗粒最先正在空间等离子体区产死,而后再扩集到衬底表面少大成多晶膜.对付于SiH4:H2气体系统,有钻研标明,正在下氢掺纯的条件下,当用RFPECVD的要领重积多晶硅薄膜时,必须采与衬底加热到600℃以上的办法,才搞促进最初死少阶段晶核的产死.多晶硅薄膜资料共时具备单晶硅资料的下迁移率及非晶硅资料的可大里积、矮成本造备的便宜.果此，对付于多晶硅薄膜资料的钻研越去越引起人们的闭注，多晶硅薄膜的造备工艺可分为二大类：一类是下温工艺，造备历程中温度下于600℃,衬底使用下贵的石英，然而造备工艺较简朴.另一类是矮温工艺，所有加工工艺温度矮于600℃，可用廉价玻璃做衬底，果此不妨大里积创造，然而是造备工艺较搀纯.暂时造备多晶硅薄膜的要领主要犹如下几种：矮压化教气相重积（LPCVD）那是一种间接死成多晶硅的要领.LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的造备中一致采与的尺度要领，具备死少速度快，成膜致稀、匀称、拆片容量大等个性.多晶硅薄膜可采与硅烷气体通过LPCVD法间接重积正在衬底上，典型的重积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，重积温度Td=580～630℃，死少速率5～10nm/min.由于重积温度较下，如一般玻璃的硬化温度处于500～600℃，则不克不迭采与廉价的一般玻璃而必须使用下贵的石英做衬底.LPCVD法死少的多晶硅薄膜，晶粒具备择劣与背，形貌呈“V”字形，内含下稀度的微挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不敷大而使其正在器件应用圆里受到一定节造.虽然缩小硅烷压力有帮于删大晶粒尺寸，然而往往伴伴着表面细糙度的减少，对付载流子的迁移率与器件的电教宁静性爆收不利效用.固相晶化(SPC)所谓固相晶化，是指非晶固体爆收晶化的温度矮于其熔融后结晶的温度.那是一种间接死成多晶硅的要领，先以硅烷气体动做本资料，用LPCVD要领正在550℃安排重积aSi:H薄膜，而后将薄膜正在600℃以上的下温下使其熔化，再正在温度稍矮的时间出现晶核，随着温度的落矮熔融的硅正在晶核上继承晶化而使晶粒删大转移为多晶硅薄膜.使用那种要领，多晶硅薄膜的晶粒大小依好于薄膜的薄度战结晶温度.退火温度是效用晶化效验的要害果素，正在700℃以下的退火温度范畴内，温度越矮，成核速率越矮，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而正在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得正在此温度范畴内，晶粒尺寸随温度的降下而删大.经洪量钻研标明，利用该要领治得的多晶硅晶粒尺寸还与初初薄膜样品的无序程度稀切相闭，T.Aoyama等人对付初初资料的重积条件对付固相晶化的效用举止了钻研，创造初初资料越无序，固相晶化历程中成核速率越矮，晶粒尺寸越大.由于正在结晶历程中晶核的产死是自收的，果此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶里与背是随机的.相邻晶粒晶里与背分歧将产死较下的势垒，需要举止氢化处理去普及SPC多晶硅的本能.那种技能的便宜是能造备大里积的薄膜，晶粒尺寸大于间接重积的多晶硅.可举止本位掺纯，成本矮，工艺简朴，易于产死死产线.由于SPC是正在非晶硅熔融温度下结晶，属于下温晶化历程，温度下于600℃，常常需要1100℃安排，退火时间少达10个小时以上，不适用于玻璃基底，基底资料采与石英大概单晶硅，用于创造小尺寸器件，如液晶光阀、摄像机与景器等.准分子激光晶化(ELA)激光晶化相对付于固相晶化造备多晶硅去道更为理念，其利用瞬间激光脉冲爆收的下能量进射到非晶硅薄膜表面，仅正在薄膜表层100nm薄的深度爆收热能效力，使aSi 薄膜正在瞬间达到1000℃安排，进而真止aSi背pSi的转移.正在此历程中，激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被aSi薄膜吸支并转移为相变能，果此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，合理采用激光的波少战功率，使用激光加热便不妨使aSi薄膜达到熔化的温度且包管基片的温度矮于450℃，不妨采与玻璃基板动做衬底，既真止了pSi薄膜的造备，又能谦脚LCD及OEL对付透明衬底的央供.其主要便宜为脉冲宽度短(15～50ns)，衬底收热小.通过采用还可赢得混同晶化，即多晶硅战非晶硅的混同体.准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到aSi的表面，使其表面正在温度到达熔面时即达到了晶化域值能量稀度Ec.aSi正在激光辐射下吸支能量，激励了不仄衡的电子空穴对付，减少了自由电子的导电能量，热电子空穴对付正在热化时间内用无辐射复合的道路将自己的能量传给晶格，引导近表层极其赶快的降温，由于非晶硅资料具备洪量的隙态战深能级，无辐射跃迁是主要的复合历程，果而具备较下的光热变换效用，若激光的能量稀度达到域值能量稀度Ec时，即半导体加热至熔面温度，薄膜的表面会熔化，熔化的前沿会以约10m/s的速度深进资料里里，通过激光映照，薄膜产死一定深度的融层，停止映照后，融层启初以108～1010K/s的速度热却，而固相战液相之间的界里将以1～2m/s 的速度回到表面，热却之后薄膜晶化为多晶，随着激光能量稀度的删大，晶粒的尺寸删大，当非晶薄膜真足熔化时，薄膜晶化为微晶大概多晶，若激光能量稀度小于域值能量稀度Ec，即所吸支的能量缺累以使表面温度降至熔面,则薄膜不爆收晶化.普遍情况下,能量稀度删大，晶粒删大，薄膜的迁移率相映删大，当Si膜靠近局部熔化时，晶粒最大.然而能量受激光器的节造，不克不迭无限删大，太大的能量稀度反而令迁移率下落.激光波少对付晶化效验效用也很大，波少越少，激光能量注进 Si膜越深，晶化效验越佳.ELA法治备的多晶硅薄膜晶粒大、空间采用性佳，掺纯效用下、晶内缺陷少、电教个性佳、迁移率下达到400cm2/v.s，是暂时综合本能最佳的矮温多晶硅薄膜.工艺老练度下，已有庞大的死产线设备，然而它也有自己的缺面，晶粒尺寸对付激光功率敏感，大里积匀称性较好.重复性好、设备成本下，维护搀纯.赶快热退火（RTA）普遍而止，赶快退火处理历程包罗三个阶段：降温阶段、宁静阶段战热却阶段.当退火炉的电源一挨启，温度便随着时间而降下，那一阶段称为降温阶段.单位时间内温度的变更量是很简单统造的.正在降温历程中断后，温度便处于一个宁静阶段.末尾，当退火炉的电源闭掉后，温度便随着时间而落矮，那一阶段称为热却阶段.用含氢非晶硅动做初初资料，举止退火处理.仄稳温度统造正在600℃以上，纳米硅晶粒能正在非晶硅薄膜中产死，而且所产死的纳米硅晶粒的大小随着退火历程中的降温快缓而变更.正在降温历程中，若单位时间内温度变更量较大时(如100℃/s)，则所产死纳米硅晶粒较小(1.6～15nm)；若单位时间内温度变更量较小(如1℃/s)，则纳米硅粒较大(23～46nm).进一步的真验标明：延少退火时间战普及退火温度本去不克不迭改变所产死的纳米硅晶粒的大小；而正在退火时，温度降下快缓间接效用着所产死的纳米硅晶粒大小.为了弄领会降温量变更快缓对付所产死的纳米硅大小晶粒的效用，采与晶体死少中成核表里.正在晶体死少中需要二步：第一步是成核，第二步是死少.也便是道，正在第一步中需要脚够量的死少仔晶.截止隐现：降温快缓效用所产死的仔晶稀度.若单位时间内温度变更量大, 则爆收的仔晶稀度大；反之，若单位时间内温度变更量小，则爆收的仔晶稀度小.RTA退火时降下退火温度大概延少退火时间本去不克不迭与消薄膜中的非晶部分，薛浑等人提出一种从非晶硅中分形死少出纳米硅的死少机理：分形死少.从下到上，只消温度不太下以致相邻的纳米硅岛不熔化，那么纵然普及退火温度大概延少退火时间皆不克不迭真足与消其中的非晶部分.RTA退火法治备的多晶硅晶粒尺寸小，晶体里里晶界稀度大，资料缺陷稀度下，而且属于下温退火要领，不符合于以玻璃为衬底造备多晶硅.等离子体巩固化教反应气相重积（PECVD）等离子体巩固化教反应气相重积（PECVD）法是利用辉光搁电的电子去激活化教气相重积反应的.起初，气体由于受到紫中线等下能宇宙射线的辐射，总不可预防的有沉微的电离，存留着少量的电子.正在充有稀疏气体的反应容器中引进激励源（比圆，曲流下压、射频、脉冲电源等），电子正在电场的加速效用下赢得能量，当它战睦体中的中性粒子爆收非弹性碰碰时，便有大概使之爆收二次电子，如许反复的举止碰碰及电离，截止将爆收洪量的离子战电子.由于其中正背粒子数目相等.故称为等离子体，并以收光的形式释搁出多余的能量，即产死“辉光”.正在等离子体中，由于电子战离子的品量出进悬殊，二者通过碰碰接换能量的历程比较缓缓，所以正在等离子体里里百般戴电粒子各自达到其热力教仄稳状态，于是正在那样的等离子体中将不统一的温度，便惟有所谓的电子温度战离子温度.此时电子的温度可达104℃，而分子、本子、离子的温度却惟有25～300℃.所以，从宏瞅上去瞅，那种等离子的温度不下，然而其里里电子却处于下能状态，具备较下的化教活性.若受激励的能量超出化教反应所需要的热能激活，那时受激励的电子能量（1～10eV）脚以挨启分子键，引导具备化教活性的物量爆收.果此，本去需要下温下才搞举止的化教反应，通过搁电等离子体的效用，正在较矮温度下以至正在常温下也不妨爆收.PECVD法重积薄膜的历程不妨综合为三个阶段：1.SiH4领会爆收计性粒子Si、H、SiH2 战SiH3等；2.活性粒子正在衬底表面的吸附战扩集；3.正在衬底上被吸附的活性分子正在表面上爆收反应死成PolySi层，并搁出H2；钻研表面，正在等离子体辅帮重积历程中，离子、荷电集团对付重积表面的轰打效用是效用结晶品量的要害果素之一.克服那种效用是通过中加偏偏压压造大概巩固.对付于采与PECVD技能造备多晶体硅薄膜的晶化历程,暂时有二种主要的瞅面：一种认为是活性粒子先吸附到衬底表面,再爆收百般迁移、反应、解离等表面历程,进而产死晶相结构，果此,衬底的表面状态对付薄膜的晶化起到非常要害的效用；另一种认为是空间气好异应付于薄膜的矮温晶化起到更为要害的效用,即具备晶相结构的颗粒最先正在空间等离子体区产死,而后再扩集到衬底表面少大成多晶膜.对付于SiH4:H2气体系统,有钻研标明,正在下氢掺纯的条件下,当用RFPECVD的要领重积多晶硅薄膜时,必须采与衬底加热到600℃以上的办法,才搞促进最初死少阶段晶核的产死.而当衬底温度小于300℃时,只可产死氢化非晶硅(aSi:H)薄膜.以SiH4:H2为气源重积多晶硅温度较下，普遍下于600℃，属于下温工艺，不适用于玻璃基底.暂时有报导用SiC14:H2大概者SiF4:H2为气源重积多晶硅，温度较矮，正在300℃安排即可赢得多晶硅，然而用CVD法治备得多晶硅晶粒尺寸小，普遍不超出50nm，晶内缺陷多，晶界多.金属横背诱导法(MILC)20世纪90年代初创造aSi中加进一些金属如Al，Cu，Au，Ag，Ni等重积正在aSi∶H上大概离子注进到aSi∶H 薄膜的里里，不妨落矮a Si背pSi转移的相变能量，之后对付Ni/aSi:H举止退火处理以使aSi薄膜晶化，晶化温度可矮于500℃.然而由于存留金属传染已能正在TFT中应用.随后创造Ni横背诱导晶化不妨预防孪晶爆收，镍硅化合物的晶格常数与单晶硅相近、矮互溶性战符合的相变能量，使用镍金属诱导aSi薄膜的要领得到了横背结晶的多晶硅薄膜.横背结晶的多晶硅薄膜的表面仄滑，具备少晶粒战连绝晶界的个性，晶界势垒下度矮于SPC多晶硅的晶界势垒下度，果此，MILC TFT具备劣良的本能而且不需要举止氢化处理.利用金属如镍等正在非晶硅薄膜表面产死诱导层，金属Ni与aSi正在界里处产死NiSi2的硅化物，利用硅化物释搁的潜热及界里处果晶格得错而提供的晶格位子，aSi本子正在界里处重结晶，产死多晶硅晶粒，NiSi2层损害，Ni 本子渐渐背aSi层的下层迁移，再产死NiSi2硅化物，如许反复曲aSi层基础上局部晶化，其诱导温度普遍正在。
太阳能电池——大学物理实验
太阳能电池特性的测量能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题，新能源利用迫在眉睫。
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的新能源。
太阳电池可以将太阳能转换为电能，随着研究工作的深入与生产规模的扩大，太阳能发电的成本下降很快，而资源枯竭与环境保护导致传统电源成本上升。
太阳能发电有望在不久的将来在价格上可以与传统电源竞争，太阳能应用具有光明的前景。
根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池，化合物太阳能电池，聚合物太阳能电池，有机太阳能电池等。
其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。
本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3种太阳能电池的特性。
实验目的1． 学习太阳能电池的发电的原理 2． 了解太阳电池测量原理 3． 对太阳电池特性进行测量实验原理太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N 结，图1为P-N 结示意图。
P 型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由电子。
N 型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。
当两种半导体结合在一起形成P-N 结时，N 区的电子（带负电）向P 区扩散， P 区的空穴（带正电）向N 区扩散，在P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。
势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N 结的净电流为零。
在空间电荷区内，P 区的空穴被来自N 区的电子复合，N 区的电子被来自P 区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。
当光电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子－空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N 区和P 区，使N 区有过量的电子而带负电，P 区有过量的空穴而带正电，P-N 结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P-N 结两端接入外电路，就可向负载输出电能。
在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测量其输出电压与输出电流，得到输出伏安特性，如图2实线所示。
材料电镜扫描透射分析实验报告范文透射电镜实验报告范文
材料电镜扫描透射分析实验报告范文透射电镜实验报告范文实验一材料的电镜（扫描透射）分析扫描电镜一实验目的1了解扫描电镜的基本结构和原理2掌握扫描电镜样品的准备与制备方法3了解扫描电镜图片的分析与描述方法二扫描电镜结构与原理(一)结构1．镜筒镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。
其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。
2．电子信号的收集与处理系统在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、某射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。
在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至几十nm的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。
通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。
检测二次电子的检测器(图15(2)的探头是一个闪烁体，当电子打到闪烁体上时，1就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号即被转变成电流信号，再经前置放大及视频放大，电流信号转变成电压信号，最后被送到显像管的栅极。
3．电子信号的显示与记录系统扫描电镜的图象显示在阴极射线管(显像管)上，并由照相机拍照记录。
显像管有两个，一个用来观察，分辨率较低，是长余辉的管子；另一个用来照相记录，分辨率较高，是短余辉的管子。
4．真空系统及电源系统扫描电镜的真空系统由机械泵与油扩散泵组成，其作用是使镜筒内达到10(4～10(5托的真空度。
电源系统供给各部件所需的特定的电源。
(二)工作原理从电子枪阴极发出的直径20(m～30(m的电子束，受到阴阳极之间加速电压的作用，射向镜筒，经过聚光镜及物镜的会聚作用，缩小成直径约几毫微米的电子探针。
在物镜上部的扫描线圈的作用下，电子探针在样品表面作光栅状扫描并且激发出多种电子信号。
这些电子信号被相应的检测器检测，经过放大、转换，变成电压信号，最后被送到显像管的栅极上并且调制显像管的亮度。
第十章多晶硅薄膜
§10.1 多晶硅薄膜的基本性质
10.1.2 多晶硅薄膜的制备技术
§10.1 多晶硅薄膜的基本性质
10.1.2 多晶硅薄膜的制备技术
• 化学气相沉积技术直接制备多晶硅薄膜时，可以分为高温 工艺（衬底温度高于600oC）和低温工艺（衬底温度低于 600oC），这主要由衬底材料的玻璃化温度决定。 • 注意：在600oC以上沉积时，硅中的氢很容易外扩散，导 致硅薄膜中的悬挂键增多，因此，高温工艺制备的多晶硅 薄膜常还需要第二次低温处理。这样只含有多晶硅晶粒， 没有非晶硅相，而且相对尺寸较大，约大小100nm. • 在低温制备的多晶硅薄膜中，含有一定量的非晶硅，而且 晶粒的尺寸较小，约为20-30nm左右，通常又称为微晶硅。
§ 10.2 化学气相沉积制备多晶硅薄膜
10.2.2 低压化学气相沉积制备多晶硅薄膜
• 利用SiH4 作为气体源，也有用乙硅烷（ Si2H6 ）作为气 体源的，在低压条件下热分解气体源，从而直接在衬底上 沉积多晶硅。工艺参数见书P245
§ 10.2 化学气相沉积制备多晶硅薄膜
§ 10.2 化学气相沉积制备多晶硅薄膜
10.2.1 等离子增强化学气相沉积制备多晶硅薄膜
• 人们利用各种技术试图降低等离子体中的高能离子数目， 以便增加薄膜晶化率。 • 1）利用甚高频等离子增强化学气相沉积技术（VHF PECVD)来制备多晶硅薄膜。 • 2）利用氘替代H2作SiH4的稀释气体，不仅可以增加晶化 率，而且可以降低缺陷密度。 • 3）通过电极的设计也可以改变等离子体中高能离子的数 量。
10.1.3 多晶硅薄膜的晶界和缺陷
• 多晶硅薄膜的缺陷包括晶界、位错、点缺陷等。 • 由于多晶硅薄膜由大小不同的晶粒组成，因此晶界的面积 较大，是多晶硅的主要缺陷。 • 在制备过程中，由于冷却速速率快，晶粒内含有大量的位 错等微缺陷。 • 在实验室中，多晶硅薄膜的最高光电转换效率也仅在13% 左右。
铝诱导非晶硅场致晶化检测方法的比较
讨论非 晶硅 晶化常用 的检 测手段对分析铝诱 导非 晶硅场致 晶化情 况的影响 ．
非 晶硅晶 化的检测 仪器有很 多， 最常用 的是扫 描 电子显 微镜 、 射线衍 射仪 和喇 曼谱 仪 ，分别用
于分 析样 品的形貌 、微 结构 、物相 和 晶化 率等性质 ．本文将通过 对上述仪器 检测样 品所 得到 的表 面形貌 图、 射线衍射和 喇曼 散射谱 的分析来讨 论这几种检 测方法对铝诱导非 晶硅 场致 晶化情况 的不同反映 ．
收 稿 日期 ：２ ０ 一Ｏ 一 ｌ ０６ ４ ７
，韩 山师 范 学 院 青 年科 学 基 金 资 助 的课 题 ． ｌ ｃ 作 者 简 介 ：陈一 匡 （９ ８ ，男 ，广 东潮州人 ，韩山师 范学 院物理与 电子 工程系教师 １７ 一）
的转 换 ，这 一现 象符合 Ｂ ｏ ｎ ａｌ Ｎ ｓ 等人 观察到 的实验 结果 ，当更 多 的非晶硅 物质 晶化成 多 ｒｗ 、Ｇ ｌ和 ａｔ 晶硅 物质的 同时 ，有更 多的铝 物质被 释出到样 品的表 面 ．因此 ，样 品表面释 出的铝颗粒越 多 、颗粒越大
表 明样 品的 晶化情况 越好 ．通 过 比较铝 颗粒 的直径和数 量 ，可 以发现 相 同的退 火温度和 退火时 间 ，外 加 电场 的样 品晶化情况 好于未加 电场样 品的 晶化情况 ．通 过扫描 电镜 图像可 以对 铝诱导非 晶硅 晶化样 品的
晶化情况做初步 的比较 ，但 是对于非 晶硅 晶化后 的物 相 以及 晶化率等 重要特性 却未能体 现 ．因此 ，有 必 要 通过其他 的检测 手段对样 品做 进一步 的研 究 ．
单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池的工作原理及区别1讲课讲稿
单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池的工作原理及区别1单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池的工作原理及区别硅太阳能电池的外形及基本结构如图1。
其中基本材料为P型单晶硅，厚度为0.3—0.5mm左右。
上表面为N+型区，构成一个PN＋结。
顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。
上下电极分别与N＋区和P区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。
当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽度的光子在N+区，PN＋结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。
各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。
光生电子留于N＋区，光生空穴留于P区，在PN＋结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压，此为光生伏打效应。
当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N＋区，负载中就有功率输出。
太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。
靠近顶区湿产生阳光电流对短波长的紫光（或紫外光）敏感，约占总光源电流的5－10％（随N＋区厚度而变），PN＋结空间电荷的光生电流对可见光敏感，约占5 ％左右。
电池基体域产生的光电流对红外光敏感，占80－90％，是光生电流的主要组成部分。
2.单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池，它的构成和生产工艺已定型，产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。
这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999％。
为了降低生产成本，现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。
有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。
将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。
硅片经过成形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。
加工太阳能电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。
扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。
这样就在硅片上形成PN结。
多晶硅制备技术的研究现状
多晶硅制备技术的研究现状作者：段昊院系：化学化工学院学号：1502070117日期：2009/10/24多晶硅制备技术的研究现状段昊，中南大学，化学化工学院，1502070117摘要：多晶硅是当今社会在能源和信息产业的重要无机材料，他具备单晶硅和非晶硅的诸多优点，广泛用于制造太阳能电池及半导体。
高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，在短期内，还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。
目前多晶硅生产制备的多种生产工艺路线并存，本文主要讨论了制备多晶硅的不同方法及差异。
关键字：多晶硅，制备，晶化，气象沉积。
引言：自从半导体工业发展以来，硅作为性能优良的半导体材料受到人们的重视。
硅有单晶硅，多晶硅和非晶硅等形态，多晶硅兼具单晶硅和非晶硅的大部分优点于一身，以及相对较成熟的单晶硅制造工艺被沿用到多晶硅的制备中，人们对多晶硅制备的研究兴趣愈发浓厚。
多晶硅主要应用于半导体工业及制造太阳能电池上，占多晶硅总需求的90%以上。
目前有两个应用方向有发展潜力：一是大晶粒多晶硅,具有远大于非晶硅,并与单晶硅可相比拟的高载流子迁移率,常代替非晶硅应用于薄膜晶体管(TFT)的有源层,因此不仅可以取代非晶硅用于液晶显示器件(LCD),而且用它制作的互补MOS(CMOS)电路可以实现LCD一体化,即把外围驱动电路和显示屏做在同一衬底上;另一方面,多晶硅薄膜在光照下,无非晶硅薄膜材料在受到长时间的光照之后,光电导和暗电导的性能均有所降低的光致亚稳效应(S-W效应),而且带隙较窄,对可见光能有效吸收,被公认为是高效率和低功耗的光伏材料,因为在太阳电池制作上的应用十分成功。
本文总结了多晶硅制备的一些方法。
制备方法：目前多晶硅制备方法有铸造法[1]和低温合成法[2]两大方法。
其中铸造法有浇铸法，定向凝固法，电磁感应加热连续铸造法等；低温合成则分为化学气象沉积(CVD)和非晶硅薄膜晶化两类。
非晶硅薄膜晶化又有金属诱导横向晶化，准分子激光诱导等方法；化学气象沉积则有触媒化学气象沉积(CAT-CVD)，电感耦合等离子体化学气象沉积(ICP-CVD)，等离子体增强气象沉积(PECVD)，热丝化学气象沉积(HWCVD)等。
PECVD法制备多晶硅薄膜
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2.2多晶硅薄膜太阳能电池 多晶硅薄膜太阳电池因同时具有单晶硅的高迁移率，长寿命及非晶硅材料成 本低、可大面积制备，材料制备工艺相对简单的优点,且无光致衰减效应。多 晶硅薄膜电池技术可望使太阳电池组件的成本得到更大程度的降低,从而使得 光伏发电的成本能够与常规能源相竞争
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目前认为，影响多晶硅薄膜太阳能电池性能的主要因素是晶粒尺寸，晶界宽 度和有害杂质的含量及分布方式。此外影响电池光电转换效率的因素还有： 禁带宽度，温度，载流子的复合寿命，光强，参杂浓度及剖面分布，表面复 合速率以及衬底因素等 纳米多晶硅薄膜太阳能电池基于纳米尺寸的多晶硅薄膜，当晶粒尺寸为几个 纳米时，会产生量子特性，其导电不再是由热电子引起，而是由量子隧穿效 应代替。纳米多晶硅薄膜太阳能电池可以在廉价衬底上制备，且无效率衰减 问题，转化效率比非晶硅薄膜太阳能电池高，成本低，所以具有市场发展潜 力。 2.3GaAs太阳能电池 GaAs具有直接能带隙，宽度1.42eV。实验室最高效率已达到24%以上。砷化 镓太阳电池目前大多用液相外延方法或金属有机化学气相沉积技术制备，因 此成本高，产量受到限制。砷化嫁太阳电池目前主要用在航天器上。
•
多晶硅薄膜的制备方法
• 生长多晶硅薄膜的方法很多，这些方法从两个方面来分类，一种分类是按照 制备温度的高低，可以分为高温制备技术(>600℃)和低温制备技术(<600℃)。 另一种分类是按照制备过程，可分为直接制备方法和间接制备方法，主要有 以下六种 ： 一 化学气相沉积法(CVD)、二 液相外延技术（LPE）、三 固相晶化法 （SPC）、四 金属诱导晶化（MIC）、五 区域熔化再结晶法（ZMR）、六 激光晶化法(LIC)。
直接法就是通过不同的反应条件以控制最初晶粒的形成并直接长大在基片衬 底上制备多晶硅的方法。 一 化学气相沉积法(CVD)
干货多晶硅、单晶硅、HIT、碲化镉、铜铟镓硒和非晶硅薄膜的适用条件
干货多晶硅、单晶硅、HIT、碲化镉、铜铟镓硒和非晶硅薄膜的适用条件6种不同太阳电池光伏阵列发电性能的详细分析，主要结论如下：1）单晶硅、HIT组件在对能量产出要求比较均衡的情况，单晶硅、HIT组件在太阳辐射较高时性能最优，适合在太阳辐射强，多晴天的地区使用。
2）碲化镉在太阳辐射量较高，少云或多云地区，碲化镉有优势。
3）多晶硅和铜铟镓硒多晶硅和铜铟镓硒受太阳辐照影响较前三者大，不适合在太阳辐射变化大，四季分明的地区使用。
4）非晶硅薄膜非晶硅在太阳辐射较低，多阴雨地区才能显现优势。
广州地区较适合使用单晶硅、碲化镉和HIT电池。
1 前言虽然各种电池的组件在标准条件下标定了功率，但是相同标定功率在相同的运行条件下，实际发电效果却有所不同。
对于用户来说他们更关心的是在户外条件下太阳电池组件每千瓦实际的实时和累计发电量。
这些参数能够很好地反映太阳电池组件在实际应用中的实际发电能力。
我们对已建成的单晶硅、多晶硅、HIT、非晶硅、铜铟镓硒和碲化铬这6种不同电池阵列在广州地区的实际发电数据进行分析和研究，有助于大家了解这几种电池的实际发电情况，对光伏系统设计和未来的电站建设都有非常重要的参考意义。
2 光伏系统描述目前中山大学太阳能系统研究所在中山大学东校区工学院C栋楼顶安装了6种不同类型太阳电池的并网光伏系统，如图1。
这些太阳电池类型分为单晶硅、多晶硅、HIT、非晶硅、铜铟镓硒和碲化铬，由这些电池组成的光伏阵列，标定功率范围从1kW到3.2kW。
6种不同太阳电池光伏阵列参数如表1，光伏系统逆变器参数如表2六个光伏阵列从2005年以来被陆续安装，2008年以来陆续加入了薄膜电池和HIT等电池光伏阵列。
为了进一步研究的需要，气象和电气传感器也根据需要安装在光伏系统上。
监测的气象量包括太阳辐照度、环境温度和风速等。
监测的电气量包括了每种太阳电池光伏阵列的直流输出电流和电压，交流输出电流、电压和功率等。
数据采集软件每天在逆变器开始工作了之后读取和记录数据，每3分钟记录一次数据，每天晚上8点数据将被存储到硬盘。
(太阳能光伏)多晶硅薄膜的制备方法
多晶硅薄膜的制备方法多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。
因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。
另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。
目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种：低压化学气相沉积（LPCVD）这是一种直接生成多晶硅的方法。
LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法，具有生长速度快，成膜致密、均匀、装片容量大等特点。
多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上，典型的沉积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，沉积温度Td=580～630℃，生长速率5～10nm/min。
由于沉积温度较高，如普通玻璃的软化温度处于500～600℃，则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。
LPCVD法生长的多晶硅薄膜，晶粒具有择优取向，形貌呈“V”字形，内含高密度的微挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。
虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴随着表面粗糙度的增加，对载流子的迁移率与器件的电学稳定性产生不利影响。
固相晶化(SPC)所谓固相晶化，是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。
这是一种间接生成多晶硅的方法，先以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si:H薄膜，然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化，再在温度稍低的时候出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。
使用这种方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依赖于薄膜的厚度和结晶温度。
退火温度是影响晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火温度范围内，温度越低，成核速率越低，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得在此温度范围内，晶粒尺寸随温度的升高而增大。
硅太阳能电池制造工艺流程图
PV的意思：它是英文单词Photovoltaic的简写，中文意思是“光生伏特”（简称“光伏”）。
在物理学中，光生伏特效应（简称为光伏效应），是指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象硅太阳能电池制造工艺流程图1、硅片切割，材料准备：工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。
因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。
3、制绒：制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。
对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。
对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。
4、扩散制结：扩散的目的在于形成PN结。
普遍采用磷做n型掺杂。
由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、边缘刻蚀、清洗：扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。
周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。
周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。
目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
6、沉积减反射层：沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。
广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
太阳能电池的分类太阳能电池的分类介绍
太阳能电池的分类太阳能电池的分类介绍太阳能电池依据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池，其中硅太阳能电池是进展最成熟的，在应用中居主导地位。
1、硅太阳能电池硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。
在试验室里最高的转换效率为24．7％，规模生产时的效率为15％（截止2023，为18％）。
在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节约硅材料，进展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。
多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其试验室最高转换效率为18％，工业规模生产的转换效率为10％（截止2023，为17％）。
因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。
非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。
但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。
假如能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要进展产品之一。
2、多晶体薄膜太阳能电池多晶体薄膜电池硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严峻的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最抱负的替代产品。
3、纳米晶太阳能电池纳米晶体化学能太阳能电池是新近进展的，优点在于它廉价的成本和简洁的工艺及稳定的性能。
其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1／5～1／10．寿命能达到20年以上。
此类电池的讨论和开发刚刚起步，不久的将来会逐步走上市场。
4、有机薄膜太阳能电池有机薄膜太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。
低温多晶硅技术(LTPS)在液晶显示中的应用 郑彬
低温多晶硅技术（LTPS）在液晶显示中的应用河南信息工程学校郑彬摘要本文介绍了薄膜晶体管（TFT）与TFT液晶显示屏的结构，低温多晶硅技术（LTPS）的特点以及其在液晶显示中应用的优势。
关键词薄膜晶体管低温多晶硅开口率集成窄框化1897年，阴极射线管（CRT）问世，迅速成为显示器的主流技术，广泛应用于电视、电脑显示器等领域。
随着科技的进步，人们对作为人机界面的显示器要求越来越高，尤其是移动互联时代的到来，CRT显示器体积大、笨重等特点显得不合时宜，于是平板显示便应运而生了。
平板显示是指显示屏对角线的长度与整机厚度之比大于4﹕1的显示器件，主要包括液晶（LCD）、等离子体（PDP）、电致发光（ELD）、发光二极管（LED）等。
由于其具有清晰度高、图像色彩好、环保、省电、轻薄、便于携带等优点，自20世纪90年代开始迅速发展，并逐渐走向成熟。
其中，液晶显示是目前技术最成熟、应用最为广泛的平板显示技术。
液晶显示技术可分为扭曲向列型（TN-LCD）、超扭曲向列型（STN-LCD）和薄膜晶体管型（TFT-LCD）。
薄膜晶体管液晶显示器由于每个像素都可以实现独立驱动，更适合视频活动图像的显示，实现高画质、真彩色。
因此，TFT-LCD广泛应用于液晶电视、电脑显示器、平板电脑和手机显示屏等领域。
一、TFT液晶显示屏的结构与特点1.TFT液晶显示屏的结构TFT液晶显示屏结构如图1所示，两块玻璃衬底分别是下基板和上基板。
在下基板上制备有作为像素开关的TFT器件、透明像素电极、存储电容、控制TFT栅极的栅线(行)、控制TFT源端的信号线(列)等；在上基板上制备有RGB三色的彩色滤色膜和遮光用的黑矩阵，并在其上制备透明的公共电极。
两片玻璃之间灌注液晶材料，并通过封框胶黏接，同时起到密封的作用。
在上下两片玻璃基板的外侧分别贴有偏振片，其只允许沿某一特定方向振动的光波通过，而其他方向振动的光将被全部或部分地阻挡，这样自然光通过偏振片以后，便形成了偏振光。
单晶硅多晶硅非晶硅
单晶硅多晶硅非晶硅单晶硅、多晶硅和非晶硅是常见的硅材料，它们在电子行业和太阳能领域中得到广泛应用。
本文将分别介绍这三种硅材料的特点和应用。
单晶硅是一种具有高纯度和完全结晶的硅材料。
它的晶体结构非常有序，没有晶界和杂质存在。
由于这种结构的特殊性，单晶硅具有优异的电子特性，包括高电子迁移率和低电阻率。
这使得单晶硅成为制造高性能集成电路的理想材料。
在集成电路制造过程中，单晶硅通常被用作衬底材料，通过控制晶体生长方向和掺杂技术，可以制备出各种不同的器件结构。
此外，单晶硅还被广泛应用于光伏领域，用于制造高效的太阳能电池。
多晶硅是由许多小晶体组成的硅材料。
与单晶硅相比，多晶硅的晶体结构不太有序，其中存在许多晶界和杂质。
这些晶界和杂质对电子迁移和电阻产生一定的影响，使得多晶硅的电子特性略逊于单晶硅。
然而，多晶硅具有较低的制备成本和较高的材料利用率，因此在一些应用中具有一定的优势。
多晶硅广泛应用于太阳能电池制造中，通过将多晶硅材料切割成薄片，并进行光伏电池的制造流程，可以制备出高效的太阳能电池。
非晶硅是一种无定形的硅材料，它的晶体结构没有明显的长程有序性。
非晶硅的制备方法包括物理气相沉积和化学气相沉积等。
非晶硅具有较高的氢含量和较低的晶体质量，导致其电子迁移率和电阻率较低。
然而，非晶硅具有优异的光学特性，包括宽光谱吸收和较短的载流子扩散长度。
这使得非晶硅在光伏领域中具有重要的应用，被广泛用于制备薄膜太阳能电池和柔性太阳能电池。
总结起来，单晶硅、多晶硅和非晶硅是三种常见的硅材料。
单晶硅具有优异的电子特性，适用于高性能集成电路和高效太阳能电池的制造。
多晶硅具有较低的制备成本和较高的材料利用率，广泛应用于太阳能电池制造。
非晶硅具有特殊的光学特性，被用于制备薄膜太阳能电池和柔性太阳能电池。
这三种硅材料各有特点，在电子行业和太阳能领域中发挥着重要的作用。
多晶硅的迁移率
多晶硅的迁移率多晶硅是一种常用的半导体材料，具有很高的应用价值。
在半导体器件中，多晶硅的迁移率是一个重要的参数，它直接影响着器件的性能和工作效果。
本文将从多晶硅的迁移率的定义、影响因素、提高方法等方面进行探讨。
我们来了解一下多晶硅的迁移率是什么。
迁移率是指电子在晶体中的运动能力，也可以理解为电子在晶体中的迁移速度。
多晶硅是由许多晶粒组成的，晶粒与晶粒之间存在晶界，晶界对电子的运动会产生一定的阻碍，从而使得多晶硅的迁移率较低。
多晶硅的迁移率受到多个因素的影响。
首先是晶粒的尺寸和形状。
晶粒尺寸越大，晶界面积越小，电子在晶粒内的运动能力就越强，迁移率也就越高。
其次是晶界的性质。
晶界的存在会导致电子在晶界附近发生散射，从而影响迁移率。
晶界的清晰度和结晶度越高，晶界对电子的散射作用越小，迁移率也就越高。
此外，杂质和缺陷也会对迁移率产生影响。
杂质和缺陷会增加电子的散射，降低迁移率。
为了提高多晶硅的迁移率，可以采取一些措施。
首先是优化晶粒尺寸和形状。
可以通过控制晶体生长条件和添加适量的添加剂来调控晶粒的尺寸和形状，从而减小晶界对迁移率的影响。
其次是改善晶界的性质。
可以通过提高材料的纯度，优化热处理工艺等方式来改善晶界的清晰度和结晶度，减小晶界对迁移率的影响。
此外，还可以采用掺杂和合金化等方法来减少杂质和缺陷的存在，提高迁移率。
多晶硅的迁移率对半导体器件的性能和工作效果有重要影响。
迁移率越高，器件的响应速度越快，工作效率也越高。
因此，在半导体器件的设计和制备过程中，需要注重提高多晶硅的迁移率，以达到更好的性能和效果。
多晶硅的迁移率是一个重要的参数，它直接影响着半导体器件的性能和工作效果。
迁移率受到晶粒尺寸和形状、晶界的性质、杂质和缺陷等因素的影响。
为了提高迁移率，可以优化晶粒尺寸和形状、改善晶界的性质、减少杂质和缺陷的存在等。
多晶硅的迁移率对半导体器件的性能和工作效果具有重要意义，因此在器件设计和制备过程中需要充分考虑和优化迁移率。
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多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。
因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。
另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。
目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种：低压化学气相沉积（LPCVD）这是一种直接生成多晶硅的方法。
LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法，具有生长速度快，成膜致密、均匀、装片容量大等特点。
多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上，典型的沉积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，沉积温度Td=580～630℃，生长速率5～10nm/min。
由于沉积温度较高，如普通玻璃的软化温度处于500～600℃，则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。
LPCVD法生长的多晶硅薄膜，晶粒具有择优取向，形貌呈“V”字形，内含高密度的微挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。
虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴随着表面粗糙度的增加，对载流子的迁移率与器件的电学稳定性产生不利影响。
固相晶化(SPC)所谓固相晶化，是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。
这是一种间接生成多晶硅的方法，先以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si:H薄膜，然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化，再在温度稍低的时候出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。
使用这种方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依赖于薄膜的厚度和结晶温度。
退火温度是影响晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火温度范围内，温度越低，成核速率越低，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得在此温度范围内，晶粒尺寸随温度的升高而增大。
经大量研究表明，利用该方法制得的多晶硅晶粒尺寸还与初始薄膜样品的无序程度密切相关，T.Aoyama等人对初始材料的沉积条件对固相晶化的影响进行了研究，发现初始材料越无序，固相晶化过程中成核速率越低，晶粒尺寸越大。
由于在结晶过程中晶核的形成是自发的，因此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的。
相邻晶粒晶面取向不同将形成较高的势垒，需要进行氢化处理来提高SPC多晶硅的性能。
这种技术的优点是能制备大面积的薄膜，晶粒尺寸大于直接沉积的多晶硅。
可进行原位掺杂，成本低，工艺简单，易于形成生产线。
由于SPC是在非晶硅熔融温度下结晶，属于高温晶化过程，温度高于600℃，通常需要1100℃左右，退火时间长达10个小时以上，不适用于玻璃基底，基底材料采用石英或单晶硅，用于制作小尺寸器件，如液晶光阀、摄像机取景器等。
准分子激光晶化(ELA)激光晶化相对于固相晶化制备多晶硅来说更为理想，其利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表层100nm厚的深度产生热能效应，使a-Si薄膜在瞬间达到1000℃左右，从而实现a-Si向p-Si的转变。
在此过程中，激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被a-Si薄膜吸收并转化为相变能，因此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，合理选择激光的波长和功率，使用激光加热就能够使a-Si薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度低于450℃，可以采用玻璃基板作为衬底，既实现了p-Si薄膜的制备，又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求。
其主要优点为脉冲宽度短(15～50ns)，衬底发热小。
通过选择还可获得混合晶化，即多晶硅和非晶硅的混合体。
准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到a-Si的表面，使其表面在温度到达熔点时即达到了晶化域值能量密度Ec。
a-Si在激光辐射下吸收能量，激发了不平衡的电子-空穴对，增加了自由电子的导电能量，热电子-空穴对在热化时间内用无辐射复合的途径将自己的能量传给晶格，导致近表层极其迅速的升温，由于非晶硅材料具有大量的隙态和深能级，无辐射跃迁是主要的复合过程，因而具有较高的光热转换效率，若激光的能量密度达到域值能量密度Ec 时，即半导体加热至熔点温度，薄膜的表面会熔化，熔化的前沿会以约10m/s的速度深入材料内部，经过激光照射，薄膜形成一定深度的融层，停止照射后，融层开始以108～1010K/s的速度冷却，而固相和液相之间的界面将以1～2m/s的速度回到表面，冷却之后薄膜晶化为多晶，随着激光能量密度的增大，晶粒的尺寸增大，当非晶薄膜完全熔化时，薄膜晶化为微晶或多晶，若激光能量密度小于域值能量密度Ec，即所吸收的能量不足以使表面温度升至熔点,则薄膜不发生晶化。
一般情况下,能量密度增大，晶粒增大，薄膜的迁移率相应增大，当Si膜接近全部熔化时，晶粒最大。
但能量受激光器的限制，不能无限增大，太大的能量密度反而令迁移率下降。
激光波长对晶化效果影响也很大，波长越长，激光能量注入Si膜越深，晶化效果越好。
ELA法制备的多晶硅薄膜晶粒大、空间选择性好，掺杂效率高、晶内缺陷少、电学特性好、迁移率高达到400cm2/v.s，是目前综合性能最好的低温多晶硅薄膜。
工艺成熟度高，已有大型的生产线设备，但它也有自身的缺点，晶粒尺寸对激光功率敏感，大面积均匀性较差。
重复性差、设备成本高，维护复杂。
快速热退火（RTA）一般而言，快速退火处理过程包含三个阶段：升温阶段、稳定阶段和冷却阶段。
当退火炉的电源一打开，温度就随着时间而上升，这一阶段称为升温阶段。
单位时间内温度的变化量是很容易控制的。
在升温过程结束后，温度就处于一个稳定阶段。
最后，当退火炉的电源关掉后，温度就随着时间而降低，这一阶段称为冷却阶段。
用含氢非晶硅作为初始材料，进行退火处理。
平衡温度控制在600℃以上，纳米硅晶粒能在非晶硅薄膜中形成，而且所形成的纳米硅晶粒的大小随着退火过程中的升温快慢而变化。
在升温过程中，若单位时间内温度变化量较大时(如100℃/s)，则所形成纳米硅晶粒较小(1.6～15nm)；若单位时间内温度变化量较小(如1℃/s)，则纳米硅粒较大(23～46nm)。
进一步的实验表明：延长退火时间和提高退火温度并不能改变所形成的纳米硅晶粒的大小；而在退火时，温度上升快慢直接影响着所形成的纳米硅晶粒大小。
为了弄清楚升温量变化快慢对所形成的纳米硅大小晶粒的影响，采用晶体生长中成核理论。
在晶体生长中需要两步：第一步是成核，第二步是生长。
也就是说，在第一步中需要足够量的生长仔晶。
结果显示：升温快慢影响所形成的仔晶密度。
若单位时间内温度变化量大,则产生的仔晶密度大；反之，若单位时间内温度变化量小，则产生的仔晶密度小。
RTA退火时升高退火温度或延长退火时间并不能消除薄膜中的非晶部分，薛清等人提出一种从非晶硅中分形生长出纳米硅的生长机理：分形生长。
从下到上，只要温度不太高以致相邻的纳米硅岛不熔化，那么即使提高退火温度或延长退火时间都不能完全消除其中的非晶部分。
RTA退火法制备的多晶硅晶粒尺寸小，晶体内部晶界密度大，材料缺陷密度高，而且属于高温退火方法，不适合于以玻璃为衬底制备多晶硅。
[1][2]下一页前言多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。
因此，对于多晶硅薄膜材料的探究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类摘要：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。
另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。
目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种摘要：低压化学气相沉积（LPCVD）这是一种直接生成多晶硅的方法。
LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法，具有生长速度快，成膜致密、均匀，装片容量大等特征。
多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上，典型的沉积参数是摘要：硅烷压力为13.3～26.6Pa，沉积温度Td=580～630℃，生长速率5～10nm/min。
由于沉积温度较高，如普通玻璃的软化温度处于500～600℃，则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。
LPCVD法生长的多晶硅薄膜，晶粒具有%26lt;110%26gt;择优取向，形貌呈“V”字形，内含高密度的微挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。
虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴随着表面粗糙度的增加，对载流子的迁移率和器件的电学稳定性产生不利影响。
3固相晶化(SPC)所谓固相晶化，是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。
这是一种间接生成多晶硅的方法，先以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si摘要:H薄膜，然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化，再在温度稍低的时候出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。
使用这种方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依靠于薄膜的厚度和结晶温度。
退火温度是影响晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火温度范围内，温度越低，成核速率越低，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得在此温度范围内，晶粒尺寸随温度的升高而增大。
经大量探究表明，利用该方法制得的多晶硅晶粒尺寸还和初始薄膜样品的无序程度密切相关，T.Aoyama等人对初始材料的沉积条件对固相晶化的影响进行了探究，发现初始材料越无序，固相晶化过程中成核速率越低，晶粒尺寸越大。
由于在结晶过程中晶核的形成是自发的，因此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的。
相邻晶粒晶面取向不同将形成较高的势垒，需要进行氢化处理来提高SPC多晶硅的性能。
这种技术的优点是能制备大面积的薄膜,晶粒尺寸大于直接沉积的多晶硅。
可进行原位掺杂，成本低，工艺简单，易于形成生产线。
由于SPC是在非晶硅熔融温度下结晶，属于高温晶化过程，温度高于600℃，通常需要1100℃左右，退火时间长达10个小时以上，不适用于玻璃基底，基底材料采用石英或单晶硅，用于制作小尺寸器件，如液晶光阀、摄像机取景器等。
4准分子激光晶化(ELA)激光晶化相对于固相晶化制备多晶硅来说更为理想，其利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表层100nm厚的深度产生热能效应，使a-Si薄膜在瞬间达到1000℃左右，从而实现a-Si向p-Si的转变。
在此过程中，激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被a-Si薄膜吸收并转化为相变能，因此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，合理选择激光的波长和功率，使用激光加热就能够使a-Si薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度低于450℃，可以采用玻璃基板作为衬底，既实现了p-Si薄膜的制备，又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求。