本文選題：氫化硅氧薄膜 + 二氧化碳?xì)怏w流量比��； 參考：《云南師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：硅基薄膜材料具有原料儲(chǔ)存豐富、材料和制造成本低廉、制備技術(shù)成熟及易于大面積加工、并且易于實(shí)現(xiàn)柔性電池等優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用范圍廣泛待開(kāi)發(fā)的空間大。在眾多類型的薄膜材料中,氫化硅氧薄膜材料有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),且是具有廣闊應(yīng)用前景的新型材料之一。本論文使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù),沉積了大量的硅氧(SiO_x:H)薄膜,研究了P型硅氧(SiO_x:H)薄膜的結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)特性。對(duì)于本論文的主要工作和內(nèi)容作以下幾點(diǎn)簡(jiǎn)要介紹:1.以不同的二氧化碳與硅烷氣體流量比(RC=[CO_2]/[SiH_4]=0、0.5、1、2)和不同的襯底溫度(200℃和250℃),在高氣壓(220Pa)和高功率密度(1W·cm-2)條件下制備了一系列的氫化硅氧(SiO_x:H)薄膜。運(yùn)用Raman譜和XRD對(duì)材料的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,運(yùn)用傅立葉變換紅外(FTIR)光譜對(duì)薄膜的鍵合模式以及薄膜中氧含量、氫含量進(jìn)行分析表征。薄膜的光學(xué)特性(薄膜折射率n、光學(xué)帶隙Eg等)與不同CO_2/SiH_4氣體流量比的關(guān)系是通過(guò)分光光度計(jì)(UV-VIS)透射譜分析討論;采用絕緣電阻測(cè)試儀進(jìn)行變溫暗電導(dǎo)率測(cè)試,分析討論了暗電導(dǎo)率σd、激活能Ea與CO_2/SiH_4流量比的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),薄膜沉積速率可達(dá)0.30nm·s-1;同時(shí),隨著摻入氣體CO_2流量增加,薄膜由微晶+非晶兩相結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)化為非晶相;在500~750nm波長(zhǎng)范圍內(nèi),氧的摻入使薄膜折射率下降(從3.67到2.65),光學(xué)帶隙增大(從1.52eV到2.26eV);薄膜中Si-H鍵伸展模的微結(jié)構(gòu)參數(shù)R*增大,缺陷增多薄膜質(zhì)量變差;隨著二氧化碳?xì)怏w流量比的增加,過(guò)氧反應(yīng)導(dǎo)致薄膜中的氧原子增多而使薄膜電學(xué)性能變差,電導(dǎo)率呈減小趨勢(shì)而激活能Ea增大,費(fèi)米能級(jí)向?qū)У滓苿?dòng)。2.不同氫氣流量比系列的氫化硅氧(a-SiO_x:H)薄膜是由PECVD系統(tǒng)沉積在普通玻璃襯上,研究了不同的氫氣與硅烷氣體流量比(RH=[H_2]/[SiH_4]=200,250,300,350,400)對(duì)材料微結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響[3]。薄膜的微結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性是利用Raman譜、XRD和紫外-可見(jiàn)光(UV-VIS)透射譜分別進(jìn)行表征測(cè)試與分析的。從實(shí)驗(yàn)的表征結(jié)果來(lái)看:硅氧薄膜的XRD和Raman譜的表征結(jié)果相互驗(yàn)證即都呈現(xiàn)出非晶硅的特征峰;隨著氫氣氣體流量比增加,氫等離子的刻蝕效應(yīng)使得薄膜中氧原子數(shù)量增多,最終導(dǎo)致薄膜沉積速率RG減小,光學(xué)帶隙Eg增大(從1.78eV到2.13eV)。3.不同硼摻雜比系列P型氫化硅氧(SiO_x:H)薄膜是以不同的乙硼烷與硅烷氣體流量比(RB=[B_2H_6]/[SiH_4]=0%、0.75%、1.5%、4.5%、7.5%)、二氧化碳與硅烷氣體流量比(RC=[CO_2]/[SiH_4]=0和1),固定的襯底溫度(TS=200℃)、高氣壓(220Pa)、高氫稀釋比(RH=[H_2]/[SiH_4]=200)和高功率密度(1W·cm-2)為實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件所制備[3]。借助Raman譜、XRD、紫外-可見(jiàn)光(UV-VIS)透射譜以及變溫電阻測(cè)試等手段,分析討論了在改變硼摻雜比的情況下對(duì)氫化硅氧(SiO_x:H)薄膜微結(jié)構(gòu)與光電性質(zhì)所產(chǎn)生的影響變化和產(chǎn)生這種變化的機(jī)理。研究結(jié)果表明:薄膜的結(jié)晶態(tài)隨著硼烷的引入明顯減少最終消失,同時(shí)隨著硼摻雜比RB的增大,薄膜光學(xué)帶隙減小,折射率增大,薄膜暗電導(dǎo)率先減小后增大,這不僅與硼摻雜比有關(guān),而且與薄膜中的氧含量和結(jié)晶率相關(guān),最終獲得電導(dǎo)率最大值為0.048Ω-1·cm-1。
[Abstract]:A series of SiO _ x : H films have been prepared under high air pressure ( 220 Pa ) and high power density ( 1 W 路 cm -2 ) by using plasma enhanced chemical vapor deposition ( PECVD ) . The microstructure and optical properties of the films were characterized by Raman spectroscopy , XRD and UV - VIS transmission spectra . The results show that the XRD and Raman spectra of the films show the characteristic peaks of amorphous silicon . As the hydrogen gas flow ratio increases , the etching effect of the hydrogen plasma increases the number of oxygen atoms in the thin films . The results show that the film deposition rate RG is increased ( from 1.78eV to 2.13eV ) . The changes of the microstructure and photoproperties of hydrogenated silicon oxygen ( SiO _ x : H ) thin films were analyzed by means of Raman spectrum , XRD , UV - VIS transmission spectra and variable temperature resistance tests . The results show that the crystalline state of the thin films decreases with the introduction of borane . The results show that the crystalline state of the thin films decreases with the increase of the boron doping ratio , the optical band gap decreases , the refractive index is increased , and the dark conductivity of the thin film increases first , which is not only related to the boron doping ratio but also with the oxygen content and the crystallization rate in the film , and finally , the maximum conductivity is 0.048 惟 - 1 路 cm - 1 .

【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1784540