本文關鍵詞：摻雜納米晶硅液晶光閥光敏層性能研究

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【摘要】：摻雜納米非晶硅薄膜在電學、光學和穩(wěn)定性方面優(yōu)于傳統(tǒng)非晶硅和微晶硅薄膜。特別是作為液晶光閥的光敏層,它不僅有很高的吸收系數(shù)和光敏性,還具有寬帶隙和光照穩(wěn)定性,是比較理想的光敏探測材料。本文采用射頻磁控濺射設備,以單晶硅靶為濺射材料,在H2和Ar混合氣氛下,成功制備出具有納米晶-非晶兩相復合新型結(jié)構(gòu)的摻硼nc-Si:H薄膜,系統(tǒng)研究了B含量對薄膜微結(jié)構(gòu)及光電性能的影響；并首次提出將CdTe化合物與Si一同濺射,制備出a-Si1-x(CdTe)x:H薄膜,對a-Si1-x(CdTe)x:H薄膜的微結(jié)構(gòu)、光學特性和電學特性做了深入研究。HRTEM、Raman測試結(jié)果表明,當C(B)=0.16%時,薄膜晶化率達到31.7%,晶粒尺寸為2.13nm,晶粒主要沿(111)方向生長,而再增加B含量,晶化率與晶粒尺寸明顯降低。FTIR結(jié)果表明,薄膜中的硼含量與氫含量有密切關系,B原子在新生膜表面形成沒有電活性的Si-B鍵,并替代Si-H鍵中H原子,Si-B鍵的鍵能比Si-H強很多,使得薄膜中H含量隨B含量的增加而降低。UV-vis透射光譜測試發(fā)現(xiàn),隨著硼摻雜量增高,透過率降低,薄膜對可見光的吸收增強,并且薄膜光學帶隙增大,當摻雜0.1%B時,光學帶隙達到2.13eV。B輕摻雜時薄膜費米能級附近的局域態(tài)密度較低,摻雜效果明顯,能達到10-4Ω-1cm-1,但隨著B含量增加,薄膜的光敏性逐漸降低。研究還發(fā)現(xiàn),襯底溫度越高,薄膜內(nèi)部缺陷越少,致密性越強,但薄膜中H含量急劇下降；而隨著H2流量增加,薄膜內(nèi)部懸掛鍵密度減小,缺陷態(tài)降低,但薄膜中的H含量并沒有隨著H2流量增大而顯著增加。結(jié)合HTREM圖、XRD以及Raman光譜分析：a-Si1-x(CdTe)x:H薄膜的微觀結(jié)構(gòu)可為在氫化非晶硅薄膜中鑲嵌了CdTe納米顆粒,CdTe晶粒尺寸大約5nm,沿(111)晶面生長。XPS及EDX結(jié)果表明,Te元素和Cd元素沒按1：1的比例存在于薄膜中,Te的含量明顯高于Cd。隨著CdTe含量增加,薄膜的折射率與吸收系數(shù)均明顯增加,而光學帶隙則從2.01eV減小到1.75eV。a-Si1-x(CdTe)x:H薄膜的暗電導相比普通a-Si:H薄膜要高一兩個數(shù)量級,并且隨著CdTe含量增大,暗電導率呈上升趨勢,但光暗電導比在降低。經(jīng)過退火處理的薄膜樣品微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化,薄膜中的CdTe由制備態(tài)變?yōu)槌叽?0-.,100nm,形狀不規(guī)則,大小不均勻,有(100)、(220)、(111)不同晶面的CdTe結(jié)晶態(tài)。
【關鍵詞】：液晶光閥 納米非晶硅 硼摻雜 碲化鎘
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.12
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 液晶光閥概述10-13
• 1.1.1 液晶光閥的結(jié)構(gòu)與工作原理10-11
• 1.1.2 液晶光閥光敏層的研究進展11-12
• 1.1.3 液晶光閥的應用12-13
• 1.2 氫化硅薄膜概述13-18
• 1.2.1 氫化非晶硅薄膜13-15
• 1.2.2 氫化納米硅薄膜15-17
• 1.2.3 摻雜氫化硅薄膜17-18
• 1.3 本文的研究目的和研究內(nèi)容18-21
• 1.3.1 本文的研究目的18-19
• 1.3.2 技術(shù)路線與研究內(nèi)容19-21
• 第二章 摻雜氫化硅薄膜的制備與表征21-29
• 2.1 薄膜的生長與沉積技術(shù)21-24
• 2.1.1 薄膜的生長21
• 2.1.2 薄膜沉積技術(shù)21-24
• 2.2 摻雜氫化硅薄膜的表征方法24-27
• 2.2.1 拉曼散射譜24-25
• 2.2.2 傅里葉紅外吸收譜25-26
• 2.2.3 X射線衍射(XRD)26
• 2.2.4 X射線光電子能譜26
• 2.2.5 掃描電子顯微鏡(SEM)26
• 2.2.6 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)26-27
• 2.2.7 橢偏儀27
• 2.2.8 電阻測試及電導率計算27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第三章 輕摻硼氫化非晶/納米晶硅薄膜研究29-48
• 3.1 輕摻硼a/nc-Si：H薄膜的制備29-30
• 3.2 輕摻硼a/nc-Si：H薄膜的微觀結(jié)構(gòu)特性30-35
• 3.3 輕摻硼a/nc-Si：H薄膜的光學性能35-38
• 3.4 輕摻硼a/nc-Si：H薄膜的電學性能38-39
• 3.5 襯底溫度對硼輕摻雜a/nc-Si：H薄膜的影響39-43
• 3.6 氫氣流量對硼輕摻雜a/nc-Si：H薄膜的影響43-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 第四章 摻CdTe氫化非晶硅薄膜制備與研究48-66
• 4.1 a-Si_(1-x)(CdTe)_x：H薄膜的制備與表征48-55
• 4.1.1 薄膜樣品制備48-49
• 4.1.2 薄膜微觀形貌分析49-51
• 4.1.3 X光電子能譜(XPS)51-53
• 4.1.4 XRD與拉曼光譜分析53-55
• 4.2 a-Si_(1-x)(CdTe)_x：H薄膜光學特性分析55-58
• 4.2.1 薄膜的折射率與吸收系數(shù)55-57
• 4.2.2 薄膜的光學帶隙57-58
• 4.2.3 紫外可見光透射譜58
• 4.3 薄膜電學特性測試及分析58-60
• 4.4 熱退火對薄膜性能的影響60-64
• 4.4.1 摻CdTe氫化非晶硅薄膜退火工藝研究60-61
• 4.4.2 熱退火對薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響61-64
• 4.4.3 熱退火對薄膜光學性能的影響64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-74
• 攻碩期間取得的研究成果74

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本文編號：676629