准分子激光引起的非晶硅薄膜晶化行为的研究(1)

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

准分子激光引起的非晶硅薄膜晶化行为的研究(1)

利用KrF 准分子激光对非晶硅薄膜的表层进行了晶化。研究了激光能量密度和照射脉冲数对薄膜结晶度的影响，并对晶化后薄膜的形貌和结构进行了表征。结果表明：该非晶硅薄膜晶化阈值约为110mJ/cm2，且不受照射脉冲数的影响；激光能量密度是影响薄膜结晶度的首要因素，但在较低的能量密度时，增加照射脉冲数也会显著的提高薄膜结晶度；结构及形貌表征发现，薄膜晶化层厚度约为400~500nm，平均晶粒尺寸为30~50nm。

准分子激光晶化（ELC）是一种将非晶硅薄膜转换为多晶硅薄膜的有效

方法，目前在薄膜晶体管（TFT）和薄膜太阳能电池领域有着广泛的研究和应用。通常准分子激光工作在紫外光区，非晶硅薄膜对其光子的吸收仅限于表层的几纳米深度；并且由于激光脉宽较窄，非晶硅的融化和结晶过程在纳秒级的短时间内完成，整个晶化过程对于薄膜的衬底几乎没有影响。因此，可以采用廉价衬底，如玻璃，不锈钢等，这对于制造低成本、大面积的高效太阳能电池来说是非常关键的。然而，目前的研究主要集中于将非晶硅薄膜整体晶化，至今很少有文献报道利用该技术来进行薄膜的表层晶化，从而制备微晶硅/ 非晶硅（μc-Si/a-Si）复合薄膜。众所周知，非晶硅薄膜在接受阳光照射时存在光致亚稳效应（SWE），并且对红光及红外波长吸收不足，这些在很大程度上影响了薄膜电池的转换效率及稳定性。而微晶硅薄膜对红外吸收系数高、稳定性好，可以大大弥补非晶硅的不足。因此，这种复合薄膜对于提升薄膜电池的转换效率及稳定性具有巨大的潜力。然而，由于非晶与微晶结构上的差异，使得复合薄膜沉积工艺复杂、制备困难。因此，将ELC 技术应用于此，使得复合薄膜制备工艺简单快捷，有着很好的研究和应用前景。