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氧化铁膜对铝诱导制备多晶硅地膜的莫须有
| 氧化铁膜对铝诱导制备多晶硅地膜的莫须有 为了考查硅铝界面氧化铁膜对铝诱导多晶硅的莫须有,白文用磁控溅射步骤制备了界面有无氧化铁膜的硅铝复合构造。XRD测试表明两种铝诱导步骤均制备了存在(111)高低择优取向的多晶硅地膜。光学显微镜和扫描电镜照片预示,有氧化铁膜时铝诱导的多晶硅地膜有两层,上层为大晶粒(40μm-60μm)枝晶状多晶硅,拉曼谱预示其结晶品质濒临单晶,而下层膜晶粒较小,结晶品质较差。无氧化铁膜时铝诱导的多晶硅地膜只有单层构造,其结晶体构造和结晶品质都与有氧化铁膜时铝诱导的下层多晶硅地膜类似。后果表明,硅铝界面上氧化铁的存在大大普及了铝诱导多晶硅地膜的品质,然而另一上面也制约了铝诱导多晶硅的晶化速率。 非金属诱导多晶硅是一种在玻璃等重价的衬底高温制备多晶硅地膜的步骤。自1999年UNSW大学的Nast等以玻璃为衬底制备了Al诱导多晶硅地膜后,海内外鸿儒对此产生浓重的趣味,相继发展了铝、镍、金等相反非金属诱导多晶硅地膜成长的钻研。非金属诱导多晶硅地膜的利用钻研也获得很大停顿:UNSW大学的Aberle等以玻璃为衬底制备了铝诱导多晶硅地膜,并以此为籽晶层内涵成长多晶硅地膜,制备了效率为2.2%的月亮能电池组。他们展望:经工艺优化,上述步骤制备的月亮能电池组效率无望达成10%。比利时的I.Gordon等以Al2O3陶瓷为衬底,制备了铝诱导多晶硅籽晶层,在其上用热壁CVD法成长多晶硅,并制备了效率为8%的地膜月亮能电池组。 然而因为非金属诱导内中自身的莫须有成分多,机理比拟简单,因而机理的钻研很不充足。Al/a-Si界面氧化铁地膜在铝诱导构成陆续的多晶硅地膜的内中中起着至关不足道的作用。因而钻研Al/a-Si界面氧化铁膜对铝诱导多晶硅地膜的莫须有,关于铝诱导多晶硅地膜的机理钻研起着非常不足道的作用。Schneider等钻研了氧化铁地膜对多晶硅地膜(100)择优取向的莫须有,并构建了容易的模子。Stoger-Pollach等钻研了氧化铁膜在退火中的相变及其对铝诱导多晶硅地膜的莫须有。然而两者关于氧化铁膜对铝诱导多晶硅地膜的莫须有言论不统一,前者觉得γ-Al2O3易诱导生成(111)择优取向的多晶硅,而后者觉得γ-Al2O3易诱导构成(100)择优取向的多晶硅。因而钻研氧化铁膜对铝诱导多晶硅地膜性能的莫须有无助于于考查氧化铁膜对铝诱导制备多晶硅地膜的作用。 白文比拟了Al/a-Si界面有无氧化铁膜时铝诱导多晶硅地膜的构造、形貌及结晶性能,并探讨了氧化铁膜在铝诱导制备多晶硅地膜内中中的机理。 1、试验步骤 以康宁Eagle2000玻璃为衬底,别离用盐酸安非拉酮、无水乙醇、去离子水超声荡涤10min后,氮气阴干。用国产JGP-500型磁控溅射仪先后在通过上述解决的衬底上沉积370nm厚的铝地膜和420nm厚的非晶硅地膜。沉积铝地膜的条件如次:本底真空1.0×10-4Pa,直流溅射,功率60W,Ar气压1.0Pa。沉积非晶硅地膜的条件如次:本底真空1.0×10-4Pa,射频溅射,功率100W,Ar气压1.5Pa。为了比拟有无氧化铁膜的区别,制备的地膜分两组:1#样品沉积铝地膜后置于大气中做作氧化数十时辰生成氧化铁地膜后再沉积非晶硅地膜,制备出glass/Al/Al2O3/a-Si构造;2#样品铝地膜不经氧化间接在其上沉积非晶硅地膜,制备出glass/Al/a-Si构造。沉积了铝和非晶硅地膜的1#和2#样品同声置于真空管式炉中,通入氮气,于500℃退火7h以使非晶硅在铝诱导下生成多晶硅。最初,将样品置于铝规范侵蚀液(80%H3PO4+5%HNO3+5%HAc+10%去离子水)中侵蚀15min以去除名义的铝。 利用x射线衍射仪(XRD,BrukerD8Advance)综合地膜样品的结晶体构造,采纳CuKa作为辐射源,λ=0.154nm;用场发射扫描电镜(SEM,LEO-1530VP)和光学显微镜(上海长方CMM-50)综合地膜的形貌;用踏步仪(AMBIOS,XP-1)测量地膜薄厚;用配有光学显微镜的微区激光拉曼光谱仪(RMS,T64000)综合地膜的结晶性能,采纳Ar+激光,λ=514.5nm,光斑大小为1μm。2、后果与探讨 2.1、多晶硅地膜结晶体构造比拟 图1是1#和2#多晶硅地膜的XRD谱,测试前样品经铝规范侵蚀液侵蚀去除铝。由图可见,glass/Al/Al2O3/a-Si和glass/Al/a-Si两种构造均能够诱导生成多晶硅地膜,且所制备的多晶硅均为(111)高低择优取向,其中1#样品的衍射角2θ为28.5°,半高宽为0.1674°,2#样品的衍射角2θ为28.24°,半高宽为0.1712°。1#样品与Si(111)的规范衍射角2θ28147°濒临,而2#样品的衍射角2θ向小观点位置偏移,依据布拉格方程:2dsinθ=nλ,在λ一成不变的状况下,2θ变小,表明晶面间距d变大,地膜中存在平行于地膜名义的压应力。 依据Scherrer公式: D=kλ/βcosθ 其中,D为晶粒尺寸(nm);k为Scherrer常数,其值为0.89;λ为X射线跨度,为0.154056nm;β为积分半高宽(rad);θ为衍射角(°)。划算出1#和2#样品晶粒大小别离为48.4nm和47.3nm,两者差异不大。 1#和2#多晶硅地膜结晶体构造的比拟表明氧化铁膜不莫须有多晶硅地膜择优取向的构成,然而氧化铁膜的存在使生成的多晶硅地膜的应力减小。 图1 1#和2#多晶硅地膜的XRD谱 2.2、多晶硅地膜的形貌比拟 在透射光学显微镜下多晶硅呈黄色,非晶硅呈桔白色,铝为彩色。退火前,因为glass/Al/Al2O3/a-Si和glass/Al/a-Si两种叠层中均含有铝,因而其在透射显微镜下均不透光,照片呈彩色。 图2 1#和2#多晶硅地膜名义的光学显微镜和SEM照片 图2是1#和2#样品退火后的光学显微图(原图为黑白,白文解决成黑红色)和名义SEM照片,其中:1#(a)和2#(a)别离是1#和2#样品侵蚀铝前的透射光学显微图;1#(b)和2#(b)别离是1#和2#样品侵蚀铝后的透射光学显微图,1#(a)和1#(b)的右上角插图为从玻璃衬底侧视察的同一样品正面的反照光学显微图;1#(c)是1#样品去除铝后经1%HF溶液浸泡剥离后转移到载波片上的地膜的反照光学显微图;2#(c)是2#样品的名义SEM图。公司专业生产真空泵、真空机组、水环式真空泵、旋片式真空泵、罗茨水环真空机组、罗茨旋片真空机组 |
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