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氧化鐵膜對鋁誘導制備多晶硅地膜的莫須有
| 氧化鐵膜對鋁誘導制備多晶硅地膜的莫須有 為了考查硅鋁界面氧化鐵膜對鋁誘導多晶硅的莫須有,白文用磁控濺射步驟制備了界面有無氧化鐵膜的硅鋁復合構造。XRD測試表明兩種鋁誘導步驟均制備了存在(111)高低擇優取向的多晶硅地膜。光學顯微鏡和掃描電鏡照片預示,有氧化鐵膜時鋁誘導的多晶硅地膜有兩層,上層為大晶粒(40μm-60μm)枝晶狀多晶硅,拉曼譜預示其結晶品質瀕臨單晶,而下層膜晶粒較小,結晶品質較差。無氧化鐵膜時鋁誘導的多晶硅地膜只有單層構造,其結晶體構造和結晶品質都與有氧化鐵膜時鋁誘導的下層多晶硅地膜類似。后果表明,硅鋁界面上氧化鐵的存在大大普及了鋁誘導多晶硅地膜的品質,然而另一上面也制約了鋁誘導多晶硅的晶化速率。 非金屬誘導多晶硅是一種在玻璃等重價的襯底高溫制備多晶硅地膜的步驟。自1999年UNSW大學的Nast等以玻璃為襯底制備了Al誘導多晶硅地膜后,海內外鴻儒對此產生濃重的趣味,相繼發展了鋁、鎳、金等相反非金屬誘導多晶硅地膜成長的鉆研。非金屬誘導多晶硅地膜的利用鉆研也獲得很大停頓:UNSW大學的Aberle等以玻璃為襯底制備了鋁誘導多晶硅地膜,并以此為籽晶層內涵成長多晶硅地膜,制備了效率為2.2%的月亮能電池組。他們展望:經工藝優化,上述步驟制備的月亮能電池組效率無望達成10%。比利時的I.Gordon等以Al2O3陶瓷為襯底,制備了鋁誘導多晶硅籽晶層,在其上用熱壁CVD法成長多晶硅,并制備了效率為8%的地膜月亮能電池組。 然而因為非金屬誘導內中自身的莫須有成分多,機理比擬簡單,因而機理的鉆研很不充足。Al/a-Si界面氧化鐵地膜在鋁誘導構成陸續的多晶硅地膜的內中中起著至關不足道的作用。因而鉆研Al/a-Si界面氧化鐵膜對鋁誘導多晶硅地膜的莫須有,關于鋁誘導多晶硅地膜的機理鉆研起著非常不足道的作用。Schneider等鉆研了氧化鐵地膜對多晶硅地膜(100)擇優取向的莫須有,并構建了容易的模子。Stoger-Pollach等鉆研了氧化鐵膜在退火中的相變及其對鋁誘導多晶硅地膜的莫須有。然而兩者關于氧化鐵膜對鋁誘導多晶硅地膜的莫須有言論不統一,前者覺得γ-Al2O3易誘導生成(111)擇優取向的多晶硅,而后者覺得γ-Al2O3易誘導構成(100)擇優取向的多晶硅。因而鉆研氧化鐵膜對鋁誘導多晶硅地膜性能的莫須有無助于于考查氧化鐵膜對鋁誘導制備多晶硅地膜的作用。 白文比擬了Al/a-Si界面有無氧化鐵膜時鋁誘導多晶硅地膜的構造、形貌及結晶性能,并探討了氧化鐵膜在鋁誘導制備多晶硅地膜內中中的機理。 1、試驗步驟 以康寧Eagle2000玻璃為襯底,別離用鹽酸安非拉酮、無水乙醇、去離子水超聲蕩滌10min后,氮氣陰干。用國產JGP-500型磁控濺射儀先后在通過上述解決的襯底上沉積370nm厚的鋁地膜和420nm厚的非晶硅地膜。沉積鋁地膜的條件如次:本底真空1.0×10-4Pa,直流濺射,功率60W,Ar氣壓1.0Pa。沉積非晶硅地膜的條件如次:本底真空1.0×10-4Pa,射頻濺射,功率100W,Ar氣壓1.5Pa。為了比擬有無氧化鐵膜的區別,制備的地膜分兩組:1#樣品沉積鋁地膜后置于大氣中做作氧化數十時辰生成氧化鐵地膜后再沉積非晶硅地膜,制備出glass/Al/Al2O3/a-Si構造;2#樣品鋁地膜不經氧化間接在其上沉積非晶硅地膜,制備出glass/Al/a-Si構造。沉積了鋁和非晶硅地膜的1#和2#樣品同聲置于真空管式爐中,通入氮氣,于500℃退火7h以使非晶硅在鋁誘導下生成多晶硅。最初,將樣品置于鋁規范侵蝕液(80%H3PO4+5%HNO3+5%HAc+10%去離子水)中侵蝕15min以去除名義的鋁。 利用x射線衍射儀(XRD,BrukerD8Advance)綜合地膜樣品的結晶體構造,采納CuKa作為輻射源,λ=0.154nm;用場發射掃描電鏡(SEM,LEO-1530VP)和光學顯微鏡(上海長方CMM-50)綜合地膜的形貌;用踏步儀(AMBIOS,XP-1)測量地膜薄厚;用配有光學顯微鏡的微區激光拉曼光譜儀(RMS,T64000)綜合地膜的結晶性能,采納Ar+激光,λ=514.5nm,光斑大小為1μm。2、后果與探討 2.1、多晶硅地膜結晶體構造比擬 圖1是1#和2#多晶硅地膜的XRD譜,測試前樣品經鋁規范侵蝕液侵蝕去除鋁。由圖可見,glass/Al/Al2O3/a-Si和glass/Al/a-Si兩種構造均能夠誘導生成多晶硅地膜,且所制備的多晶硅均為(111)高低擇優取向,其中1#樣品的衍射角2θ為28.5°,半高寬為0.1674°,2#樣品的衍射角2θ為28.24°,半高寬為0.1712°。1#樣品與Si(111)的規范衍射角2θ28147°瀕臨,而2#樣品的衍射角2θ向小觀點位置偏移,依據布拉格方程:2dsinθ=nλ,在λ一成不變的狀況下,2θ變小,表明晶面間距d變大,地膜中存在平行于地膜名義的壓應力。 依據Scherrer公式: D=kλ/βcosθ 其中,D為晶粒尺寸(nm);k為Scherrer常數,其值為0.89;λ為X射線跨度,為0.154056nm;β為積分半高寬(rad);θ為衍射角(°)。劃算出1#和2#樣品晶粒大小別離為48.4nm和47.3nm,兩者差異不大。 1#和2#多晶硅地膜結晶體構造的比擬表明氧化鐵膜不莫須有多晶硅地膜擇優取向的構成,然而氧化鐵膜的存在使生成的多晶硅地膜的應力減小。 圖1 1#和2#多晶硅地膜的XRD譜 2.2、多晶硅地膜的形貌比擬 在透射光學顯微鏡下多晶硅呈黃色,非晶硅呈桔白色,鋁為彩色。退火前,因為glass/Al/Al2O3/a-Si和glass/Al/a-Si兩種疊層中均含有鋁,因而其在透射顯微鏡下均不透光,照片呈彩色。 圖2 1#和2#多晶硅地膜名義的光學顯微鏡和SEM照片 圖2是1#和2#樣品退火后的光學顯微圖(原圖為黑白,白文解決成黑紅色)和名義SEM照片,其中:1#(a)和2#(a)別離是1#和2#樣品侵蝕鋁前的透射光學顯微圖;1#(b)和2#(b)別離是1#和2#樣品侵蝕鋁后的透射光學顯微圖,1#(a)和1#(b)的右上角插圖為從玻璃襯底側視察的同一樣品正面的反照光學顯微圖;1#(c)是1#樣品去除鋁后經1%HF溶液浸泡剝離后轉移到載波片上的地膜的反照光學顯微圖;2#(c)是2#樣品的名義SEM圖。公司專業生產真空泵、真空機組、水環式真空泵、旋片式真空泵、羅茨水環真空機組、羅茨旋片真空機組 |
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