發(fā)布時間：2018-04-21 23:15

  本文選題：氫化硅氧薄膜 + 二氧化碳氣體流量比��； 參考：《云南師范大學》2017年碩士論文

【摘要】：硅基薄膜材料具有原料儲存豐富、材料和制造成本低廉、制備技術(shù)成熟及易于大面積加工、并且易于實現(xiàn)柔性電池等優(yōu)點,其應用范圍廣泛待開發(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特的優(yōu)勢,且是具有廣闊應用前景的新型材料之一。本論文使用等離子體增強化學氣相沉積(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)、光學和電學特性。對于本論文的主要工作和內(nèi)容作以下幾點簡要介紹: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。運用Raman譜和XRD對材料的微結(jié)構(gòu)進行表征,運用傅立葉變換紅外(FTIR)光譜對薄膜的鍵合模式以及薄膜中氧含量、氫含量進行分析表征。薄膜的光學特性(薄膜折射率n、光學帶隙Eg等)與不同CO_2/SiH_4氣體流量比的關(guān)系是通過分光光度計(UV-VIS)透射譜分析討論;采用絕緣電阻測試儀進行變溫暗電導率測試,分析討論了暗電導率σd、激活能Ea與CO_2/SiH_4流量比的關(guān)系。實驗發(fā)現(xiàn),薄膜沉積速率可達0.30nm·s-1;同時,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波長范圍內(nèi),氧的摻入使薄膜折射率下降(從3.67到2.65),光學帶隙增大(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;隨著二氧化碳氣體流量比的增加,過氧反應導致薄膜中的氧原子增多而使薄膜電學性能變差,電導率呈減小趨勢而激活能Ea增大,費米能級向?qū)У滓苿印?.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)對材料微結(jié)構(gòu)和光學特性的影響[3]。薄膜的微結(jié)構(gòu)和光學特性是利用Raman譜、XRD和紫外-可見光(UV-VIS)透射譜分別進行表征測試與分析的。從實驗的表征結(jié)果來看:硅氧薄膜的XRD和Raman譜的表征結(jié)果相互驗證即都呈現(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使得薄膜中氧原子數(shù)量增多,最終導致薄膜沉積速率RG減小,光學帶隙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)為實驗參數(shù)條件所制備[3]。借助Raman譜、XRD、紫外-可見光(UV-VIS)透射譜以及變溫電阻測試等手段,分析討論了在改變硼摻雜比的情況下對氫化硅氧(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,同時隨著硼摻雜比RB的增大,薄膜光學帶隙減小,折射率增大,薄膜暗電導率先減小后增大,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 .

【學位授予單位】：云南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.2

【參考文獻】

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本文編號：1784540