硅作為最為廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料,在半導(dǎo)體芯片、微電子器件及太陽(yáng)能光伏領(lǐng)域占有十分重要的地位。隨著半導(dǎo)體芯片性能不斷提升、太陽(yáng)能電池發(fā)電量需求不斷增加,對(duì)硅晶圓、硅基太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝質(zhì)量要求越來(lái)越高。硅晶圓載流子輸運(yùn)特性及硅基太陽(yáng)能電池的載流子輸運(yùn)特性和電性能準(zhǔn)確檢測(cè)與分析已成為其質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。因此,發(fā)展一種可靠的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)硅晶圓及硅基太陽(yáng)能電池特性進(jìn)行準(zhǔn)確表征與分析具有十分重要的意義。鎖相光致載流子輻射檢測(cè)技術(shù)是一種光致發(fā)光技術(shù)（Photolunminescence,PL）與鎖相（lock-in）信號(hào)提取技術(shù)相結(jié)合的新型光學(xué)非接觸檢測(cè)技術(shù),包括基于單點(diǎn)探測(cè)的光致載流子輻射檢測(cè)技術(shù)（Photocarrier radiometry,PCR）和基于焦平面相機(jī)探測(cè)的鎖相光致載流子成像檢測(cè)技術(shù)（Lock-in carrierography/photolunminescence,LIC/LIPL）。相比傳統(tǒng)光致發(fā)光檢測(cè)技術(shù),鎖相光致載流子輻射檢測(cè)技術(shù)（PCR/LIPL）具有頻域動(dòng)態(tài)、自校正、信噪比高等優(yōu)勢(shì),為定量分析半導(dǎo)體材料特性參數(shù)（載流子參數(shù)與電性能參數(shù)）提供新途徑。本文... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 硅晶圓和硅太陽(yáng)能電池主要特性參數(shù)
        1.2.1 載流子參數(shù)
        1.2.2 電性能參數(shù)
    1.3 光學(xué)檢測(cè)方法及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 光電導(dǎo)衰減技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 鎖相熱成像檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.3 光致發(fā)光檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 鎖相光致載流子輻射檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)析
    1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 光致載流子密度波模型建立與PCR信號(hào)仿真
    2.1 引言
    2.2 不同結(jié)構(gòu)的光致載流子密度波模型
        2.2.1 載流子連續(xù)性方程
        2.2.2 單層硅晶圓等效結(jié)構(gòu)的一維載流子密度波模型
        2.2.3 雙層太陽(yáng)能電池等效結(jié)構(gòu)的一維載流子密度波模型
    2.3 鎖相光致載流子輻射頻域信號(hào)
        2.3.1 零差PCR信號(hào)
        2.3.2 差動(dòng)PCR信號(hào)
    2.4 載流子有效壽命模型及其PCR信號(hào)
    2.5 PCR信號(hào)數(shù)值仿真與靈敏性分析
        2.5.1 零差PCR信號(hào)頻域仿真
        2.5.2 差動(dòng)PCR信號(hào)頻域仿真
        2.5.3 PCR信號(hào)對(duì)載流子輸運(yùn)參數(shù)的相對(duì)靈敏系數(shù)模型及分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 PCR/LIPL檢測(cè)系統(tǒng)研制與硅晶圓載流子參數(shù)檢測(cè)
    3.1 引言
    3.2 鎖相光致載流子輻射檢測(cè)系統(tǒng)研制
        3.2.1 鎖相光致載流子激光激勵(lì)系統(tǒng)
        3.2.2 鎖相光致載流子信號(hào)采集系統(tǒng)
        3.2.3 鎖相光致載流子輻射軟件處理系統(tǒng)
        3.2.4 鎖相光致載流子輻射檢測(cè)系統(tǒng)校正
    3.3 硅晶圓載流子有效壽命與摻雜濃度及電阻率PCR/LIPL檢測(cè)
        3.3.1 參數(shù)擬合算法選取
        3.3.2 摻雜濃度及電阻率檢測(cè)試驗(yàn)參數(shù)選擇
        3.3.3 硅晶圓載流子壽命與摻雜濃度及電阻率檢測(cè)
    3.4 硅晶圓載流子輸運(yùn)參數(shù)的PCR/LIPL檢測(cè)
        3.4.1 LIPL差動(dòng)頻域掃描檢測(cè)試驗(yàn)參數(shù)選擇
        3.4.2 載流子輸運(yùn)參數(shù)的PCR與 LIPL檢測(cè)結(jié)果
        3.4.3 氫氟酸清洗硅晶圓后載流子輸運(yùn)參數(shù)成像檢測(cè)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 硅太陽(yáng)能電池電性能參數(shù)的LIPL成像檢測(cè)
    4.1 引言
    4.2 光照下太陽(yáng)能電池輻射光電模型
    4.3 硅太陽(yáng)能電池電性能參數(shù)的有限元仿真
        4.3.1 有限元仿真模型的建立
        4.3.2 飽和電流密度及其分布對(duì)發(fā)光光強(qiáng)的影響
        4.3.3 串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻及其分布對(duì)發(fā)光光強(qiáng)的影響
        4.3.4 斷柵分布對(duì)發(fā)光光強(qiáng)的影響
    4.4 硅太陽(yáng)能電池電性能參數(shù)的LIPL成像試驗(yàn)研究
        4.4.1 硅太陽(yáng)能電池樣件及樣品臺(tái)
        4.4.2 電荷遷移調(diào)制和光調(diào)制方法與分析
        4.4.3 開路電壓成像檢測(cè)
        4.4.4 飽和電流密度成像檢測(cè)
        4.4.5 串聯(lián)電阻成像檢測(cè)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 輻照損傷單晶硅太陽(yáng)能電池特性參數(shù)的PCR/LIPL檢測(cè)與分析
    5.1 引言
    5.2 輻照損傷單晶硅太陽(yáng)能電池的零差PCR試驗(yàn)
        5.2.1 單晶硅太陽(yáng)能電池樣件及輻照試驗(yàn)
        5.2.2 未輻照單晶硅太陽(yáng)能電池的PCR試驗(yàn)
        5.2.3 質(zhì)子輻照單晶硅太陽(yáng)能電池PCR試驗(yàn)
        5.2.4 電子輻照單晶硅太陽(yáng)能電池的PCR試驗(yàn)
    5.3 輻照損傷單晶硅太陽(yáng)能電池的電性能PCR分析
        5.3.1 電子和質(zhì)子Monte-Carlo仿真
        5.3.2 缺陷參數(shù)對(duì)I-V曲線影響的仿真研究
        5.3.3 電子輻照損傷單晶硅太陽(yáng)能電池電性能的PCR分析
        5.3.4 質(zhì)子輻照損傷太陽(yáng)能電池電性能的PCR分析
    5.4 輻照損傷單晶硅太陽(yáng)能電池的PCR/LIPL成像研究
        5.4.1 擴(kuò)散長(zhǎng)度的PCR成像試驗(yàn)研究
        5.4.2 電性能參數(shù)的LIPL成像試驗(yàn)研究
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙波長(zhǎng)自由載流子吸收技術(shù)測(cè)量半導(dǎo)體載流子體壽命和表面復(fù)合速率[J]. 王謙,劉衛(wèi)國(guó),鞏蕾,王利國(guó),李亞清.  物理學(xué)報(bào). 2018(21)
[2]基于氧化錫納米晶的低溫電子傳輸層型鈣鈦礦太陽(yáng)電池的研究（英文）[J]. 趙晉津,魏麗玉,劉金喜,王鵬,劉正浩,賈春媚,李江宇.  Science China Materials. 2017(03)
[3]調(diào)制激光致硅晶圓載流子輻射掃描成像試驗(yàn)研究[J]. 劉俊巖,宋鵬,秦雷,王飛,王揚(yáng).  物理學(xué)報(bào). 2015(08)
[4]硅太陽(yáng)能電池的調(diào)制載流子紅外輻射動(dòng)態(tài)響應(yīng)與參數(shù)分析[J]. 劉俊巖,秦雷,宋鵬,龔金龍,王揚(yáng),A.Mandelis.  物理學(xué)報(bào). 2014(22)
[5]基于偏振光反射多點(diǎn)法測(cè)量薄膜參數(shù)[J]. 周進(jìn)朝,宋亞杰,曾憲佑,王澤斌,黃佐華.  中國(guó)激光. 2012(12)
[6]半導(dǎo)體特性的調(diào)制自由載流子吸收變距頻率掃描方法研究[J]. 李巍,李斌成.  物理學(xué)報(bào). 2009(09)
[7]調(diào)制自由載流子吸收測(cè)量半導(dǎo)體載流子輸運(yùn)參數(shù)的三維理論[J]. 張希仁,李斌成,劉顯明.  物理學(xué)報(bào). 2008(11)
[8]用調(diào)制光反射方法測(cè)量薄膜的厚度[J]. 郭元元,徐明華,張淑儀.  南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1998(01)

博士論文
[1]半導(dǎo)體材料特性的光載流子輻射檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 王謙.中國(guó)科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2016
[2]半導(dǎo)體材料的鎖相載流子輻射成像[D]. 孫啟明.電子科技大學(xué) 2015

碩士論文
[1]太陽(yáng)能電池載流子輻射紅外光譜掃描檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 宋鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3629029