论文摘要
多晶硅薄膜在长波段具有高光敏性，对可见光能有效吸收，又有与晶体硅一样的光照稳定性，所用材料价格低廉，被公认为是高效率和低功耗的光伏材料，在太阳能电池、传感器、液晶显示、薄膜晶体管和大规模集成电路等领域得到广泛的应用。制备多晶硅薄膜的方法中，金属诱导晶化法制备多晶硅薄膜具有晶化时间短、温度低、制得的硅晶粒尺寸大的优点，因此金属诱导晶化越来越受到人们的关注，目前用得最多的是铝诱导晶化（Aluminum induced crystallization：AIC）法。本文采用glass／Al／（a-Si∶H）结构，用铝诱导晶化法制备多晶硅（p-Si）薄膜，利用X射线衍射（XRD）光谱、拉曼（Raman）光谱、扫描探针显微镜（SPM）等研究了铝诱导晶化过程中各种因素对多晶硅薄膜结构及其性质的影响，得出的结论主要如下：1．在热蒸发镀铝膜的过程中，蒸发速率越大，衬底温度越高，铝膜晶粒越大，在相同的条件下得到的硅晶粒越大；2．在PECVD过程中，衬底温度越高，有利于薄膜的生长、均匀性及晶化率的提高，反应中SiH4浓度和射频功率都存在一个最优值；3．在退火过程中，退火时间越长薄膜晶化率越大，晶粒越大；退火温度越高晶化率和光吸收系数越大；在氢气气氛中退火得到的硅晶粒比在氮气气氛中退火得到的硅晶粒大；4．在沉积非晶硅薄膜之前铝膜被空气氧化，氧化铝膜越厚，Al、Si原子的互扩散越难，非晶硅膜中的Al浓度及铝膜中的Si浓度越小，使硅的成核密度小，可得到尺寸大的硅晶粒；反之，氧化膜越薄，硅的成核密度越大，会生成尺寸小的硅晶粒；5．铝膜与非晶硅膜的厚度存在一个最优化的比例，当铝膜与非晶硅膜的厚度比为1∶1时，得到的多晶硅薄膜的晶化效果是最好的；6．单晶硅衬底上沉积的硅薄膜最易晶化，其次是玻璃衬底。