搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

射频激发热丝化学气相沉积制备硅薄膜过程中光发射谱的研究

李天微 刘丰珍 朱美芳

引用本文:
Citation:

射频激发热丝化学气相沉积制备硅薄膜过程中光发射谱的研究

李天微, 刘丰珍, 朱美芳

rf excited optical emission spectrum of radicals generated during hot wire chemical vapour deposition for the preparation of microcrystalline silicon thin film

Li Tian-Wei, Liu Feng-Zhen, Zhu Mei-Fang
PDF
导出引用
  • 采用射频(rf)激发,在热丝化学气相沉积(HWCVD)制备微晶硅薄膜的过程中产生发光基元,测量了rf激发HWCVD (rf-HWCVD)的光发射谱,比较了相同工艺条件下rf-HWCVD和等离子体增强CVD(PECVD)的光发射谱,分析了rf功率、热丝温度和沉积气压对rf-HWCVD光发射谱的影响.结果表明,在射频功率2时,rf-HWCVD发射光谱反映了HWCVD高的气体分解效率和高浓度原子氢的特点,能够解释气压变化与微晶硅薄膜微结构的关系,是研究HWCVD气相过程的有
    To study the radicals behavior in the hot wire chemical vapour deposition (HWCVD) process for the preparation of microcrystalline Si (μc-Si: H) thin film, a weak radio frequency (rf) power was introduced to excite the radicals generated in HWCVD chamber. The spectrum of rf-excited HWCVD (rf-HWCVD) was obtained by subtracting the emission of hot wires from the spectrum measured by OES. The influence of the rf power on the rf-HWCVD spectrum can be neglected as the rf power density was less than 0.1 W/cm2. Under the same deposition parameters,the emission spectra for rf-HWCVD and plasma enhanced CVD (PECVD) processes are different. Under the low deposition pressure (7.5 Pa), the intensities of SiH* and Hα vary with the hot wire temperature reversely, which is characteristic of HWCVD with high gas dissociation rate and high concentration of atomic H. The ratio of intensity of Hα to SiH* in the emission spectrum of rf-HWCVD varying with deposition pressure is consistent with the crystalline fraction of μc-Si: H film. The results indicate that the optical emission spectroscopy measurement is a suitable method for the investigation of the HWCVD process excited by a weak rf-power.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2006CB202601), 中国科学院知识创新工程重要方向项目资助的课题.
    [1]

    Wei J, Chang J M, Tzeng Y 1992 Thin Solid Films 212 91

    [2]

    Matsumura H 2001 Thin Solid Films 47 395

    [3]

    Zhu M, Guo X, Chen G, Han H, He M, Sun K 2000 Thin Solid Films 360 205

    [4]

    Liu F Z, Ward S, Gedvilas L, Keyes B, Wang Q, Sanchez E, Wang S 2004 J. Appl. Phys. 96 2973

    [5]

    Zhou B Q 2005 Ph. D. Dissertation (Beijing: Graduate University of Chinese Academy of Sciences)(in Chinese) [周秉卿 2005 博士学位论文 (北京: 中国科学院研究生院)]

    [6]

    Wang L J 2003 MS Thesis (Beijing: Graduate University of Chinese Academy of Sciences)(in Chinese) [汪六九 2003 硕士学位论文 (北京: 中国科学院研究生院)]

    [7]

    Rath J K, Verkerk A D, Liu Y, Brinza M, Goedheer W J, Schropp R E I 2009 Materials Science and Engineering B 159 38

    [8]

    Wu Z M, Lei Q S, Geng X H, Zhao Y, Sun J, Xi J P 2006 Chin. Phys. 15

    [9]

    Yang H D, Wu C Y, Li H B, Mai Y H, Zhu F, Zhou Z H, Zhao Y, Geng X H, Xiong S Z 2003 Acta Phys. Sin. 52 2324 (in Chinese) [杨恢东、 吴春亚、 李洪波、 麦耀华、 朱 峰、 周祯华、 赵 颖、 耿新华、 熊绍珍 2003 52 2324]

    [10]

    Duan H L, Zaharias G A, Bent Stacey F 2002 Materials Research Society 715 A15.5.1

    [11]

    Nozaki Y, Kitazoe M, Horii K, Umemoto H, Masuda A,

    [12]

    Fantz U 1998 Plasma Phys. Control. Fusion 40 1035

    [13]

    Matsuda A 2004 Jpn. J. Appl. Phys. 43 7909

    [14]

    Perrin J, Aarts J F M 1983 Chem. Phys. 80 351

    [15]

    Kampas F J, Griffith R W 1981 J. Appl. Phys. 52 1285

    [16]

    Gicquel A, Chenevier M, Hassouni K, Tserepi A, Dubus M 1998 J. Appl. Phys. 83 7504

    [17]

    Fukuda Y, Sakuma Y, Fukai C, Fujimura Y, Azuma K, Shirai H 2001 Thin Solid Films 386 256

    [18]

    Takai M, Nishimoto T, Kondo M, Matsuda A 2001 Thin Solid Films 390 83

    [19]

    Matsuda A 1997 Plasma Phys. Control. Fusion 39 A431

    [20]

    Chantana J, Higuchi T, Nagai T, Sasaki S, Sobajima Y, Toyama T, Sada C, Matsuda A, Okamoto H 2010 Phys. Status Solidi A 207 587

    [21]

    Zhang X D, Zhao Y, Zhu F, Wei C C, Wu C Y, Gao Y T, Hou G F, Sun J, Geng X H, Xiong S Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 446 (in Chinese) [张晓丹、 赵 颖、 朱 峰、 魏长春、 吴春亚、 高艳涛、 侯国付、 孙 建、 耿新华、 熊绍珍 2005 54 446]

  • [1]

    Wei J, Chang J M, Tzeng Y 1992 Thin Solid Films 212 91

    [2]

    Matsumura H 2001 Thin Solid Films 47 395

    [3]

    Zhu M, Guo X, Chen G, Han H, He M, Sun K 2000 Thin Solid Films 360 205

    [4]

    Liu F Z, Ward S, Gedvilas L, Keyes B, Wang Q, Sanchez E, Wang S 2004 J. Appl. Phys. 96 2973

    [5]

    Zhou B Q 2005 Ph. D. Dissertation (Beijing: Graduate University of Chinese Academy of Sciences)(in Chinese) [周秉卿 2005 博士学位论文 (北京: 中国科学院研究生院)]

    [6]

    Wang L J 2003 MS Thesis (Beijing: Graduate University of Chinese Academy of Sciences)(in Chinese) [汪六九 2003 硕士学位论文 (北京: 中国科学院研究生院)]

    [7]

    Rath J K, Verkerk A D, Liu Y, Brinza M, Goedheer W J, Schropp R E I 2009 Materials Science and Engineering B 159 38

    [8]

    Wu Z M, Lei Q S, Geng X H, Zhao Y, Sun J, Xi J P 2006 Chin. Phys. 15

    [9]

    Yang H D, Wu C Y, Li H B, Mai Y H, Zhu F, Zhou Z H, Zhao Y, Geng X H, Xiong S Z 2003 Acta Phys. Sin. 52 2324 (in Chinese) [杨恢东、 吴春亚、 李洪波、 麦耀华、 朱 峰、 周祯华、 赵 颖、 耿新华、 熊绍珍 2003 52 2324]

    [10]

    Duan H L, Zaharias G A, Bent Stacey F 2002 Materials Research Society 715 A15.5.1

    [11]

    Nozaki Y, Kitazoe M, Horii K, Umemoto H, Masuda A,

    [12]

    Fantz U 1998 Plasma Phys. Control. Fusion 40 1035

    [13]

    Matsuda A 2004 Jpn. J. Appl. Phys. 43 7909

    [14]

    Perrin J, Aarts J F M 1983 Chem. Phys. 80 351

    [15]

    Kampas F J, Griffith R W 1981 J. Appl. Phys. 52 1285

    [16]

    Gicquel A, Chenevier M, Hassouni K, Tserepi A, Dubus M 1998 J. Appl. Phys. 83 7504

    [17]

    Fukuda Y, Sakuma Y, Fukai C, Fujimura Y, Azuma K, Shirai H 2001 Thin Solid Films 386 256

    [18]

    Takai M, Nishimoto T, Kondo M, Matsuda A 2001 Thin Solid Films 390 83

    [19]

    Matsuda A 1997 Plasma Phys. Control. Fusion 39 A431

    [20]

    Chantana J, Higuchi T, Nagai T, Sasaki S, Sobajima Y, Toyama T, Sada C, Matsuda A, Okamoto H 2010 Phys. Status Solidi A 207 587

    [21]

    Zhang X D, Zhao Y, Zhu F, Wei C C, Wu C Y, Gao Y T, Hou G F, Sun J, Geng X H, Xiong S Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 446 (in Chinese) [张晓丹、 赵 颖、 朱 峰、 魏长春、 吴春亚、 高艳涛、 侯国付、 孙 建、 耿新华、 熊绍珍 2005 54 446]

  • [1] 方家, 李双亮, 许盛之, 魏长春, 赵颖, 张晓丹. 高速微晶硅薄膜沉积过程中的等离子体稳态研究.  , 2013, 62(16): 168103. doi: 10.7498/aps.62.168103
    [2] 高海波, 李瑞, 卢景霄, 王果, 李新利, 焦岳超. 分步法高速沉积微晶硅薄膜.  , 2012, 61(1): 018101. doi: 10.7498/aps.61.018101
    [3] 侯国付, 薛俊明, 袁育杰, 张晓丹, 孙建, 陈新亮, 耿新华, 赵颖. 高压射频等离子体增强化学气相沉积制备高效率硅薄膜电池的若干关键问题研究.  , 2012, 61(5): 058403. doi: 10.7498/aps.61.058403
    [4] 郑新霞, 张晓丹, 杨素素, 王光红, 许盛之, 魏长春, 孙建, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖. 单室沉积非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池的研究.  , 2011, 60(6): 068801. doi: 10.7498/aps.60.068801
    [5] 卢鹏, 侯国付, 袁育杰, 杨瑞霞, 赵颖. n型掺杂层结构对n-i-p型微晶硅电池性能和光致衰退特性的影响.  , 2010, 59(6): 4330-4336. doi: 10.7498/aps.59.4330
    [6] 韩晓艳, 耿新华, 侯国付, 张晓丹, 李贵君, 袁育杰, 魏长春, 孙建, 张德坤, 赵颖. 高速沉积微晶硅薄膜光发射谱的研究.  , 2009, 58(2): 1344-1347. doi: 10.7498/aps.58.1344
    [7] 申陈海, 卢景霄, 陈永生. 微晶硅薄膜高速沉积及电学性质的研究.  , 2009, 58(10): 7288-7293. doi: 10.7498/aps.58.7288
    [8] 彭文博, 刘石勇, 肖海波, 张长沙, 石明吉, 曾湘波, 徐艳月, 孔光临, 俞育德. 微晶硅薄膜带隙态及微结构的研究.  , 2009, 58(8): 5716-5720. doi: 10.7498/aps.58.5716
    [9] 孙福河, 张晓丹, 王光红, 许盛之, 岳强, 魏长春, 孙建, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖. 硼对沉积本征微晶硅薄膜特性的影响.  , 2009, 58(2): 1293-1297. doi: 10.7498/aps.58.1293
    [10] 张勇, 刘艳, 吕斌, 汤乃云, 王基庆, 张红英. 前端接触势垒高度对非晶硅和微晶硅异质结太阳电池的影响.  , 2009, 58(4): 2829-2835. doi: 10.7498/aps.58.2829
    [11] 郭学军, 卢景霄, 陈永生, 张庆丰, 文书堂, 郑 文, 申陈海, 陈庆东. 甚高频高速沉积微晶硅薄膜的研究.  , 2008, 57(9): 6002-6006. doi: 10.7498/aps.57.6002
    [12] 侯国付, 薛俊明, 孙 建, 郭群超, 张德坤, 任慧志, 赵 颖, 耿新华, 李乙钢. 高压PECVD技术沉积硅基薄膜过程中硅烷状态的研究.  , 2007, 56(2): 1177-1181. doi: 10.7498/aps.56.1177
    [13] 郭群超, 耿新华, 孙 建, 魏长春, 韩晓艳, 张晓丹, 赵 颖. 气体滞留时间对高速沉积的微晶硅薄膜性能的影响分析.  , 2007, 56(5): 2790-2795. doi: 10.7498/aps.56.2790
    [14] 余云鹏, 林璇英, 林舜辉, 黄 锐. 光照和偏压对微晶硅薄膜室温电导的影响.  , 2006, 55(4): 2038-2043. doi: 10.7498/aps.55.2038
    [15] 郜小勇, 李 瑞, 陈永生, 卢景霄, 刘 萍, 冯团辉, 王红娟, 杨仕娥. 微晶硅薄膜的结构及光学性质的研究.  , 2006, 55(1): 98-101. doi: 10.7498/aps.55.98
    [16] 谷锦华, 周玉琴, 朱美芳, 李国华, 丁 琨, 周炳卿, 刘丰珍, 刘金龙, 张群芳. 低温制备微晶硅薄膜生长机制的研究.  , 2005, 54(4): 1890-1894. doi: 10.7498/aps.54.1890
    [17] 张晓丹, 赵 颖, 朱 锋, 魏长春, 吴春亚, 高艳涛, 侯国付, 孙 建, 耿新华, 熊绍珍. VHF-PECVD低温制备微晶硅薄膜的拉曼散射光谱和光发射谱研究.  , 2005, 54(1): 445-449. doi: 10.7498/aps.54.445
    [18] 杨恢东, 吴春亚, 李洪波, 麦耀华, 朱 锋, 周祯华, 赵 颖, 耿新华, 熊绍珍. VHF等离子体光发射谱(OES)的在线监测.  , 2003, 52(9): 2324-2330. doi: 10.7498/aps.52.2324
    [19] 张世斌, 廖显伯, 安龙, 杨富华, 孔光临, 王永谦, 徐艳月, 陈长勇, 刁宏伟. 非晶微晶过渡区域硅薄膜的微区喇曼散射研究.  , 2002, 51(8): 1811-1815. doi: 10.7498/aps.51.1811
    [20] 郭述文, 谭淞生, 王渭源. PECVD硼掺杂微晶硅薄膜的压阻特性.  , 1988, 37(11): 1794-1799. doi: 10.7498/aps.37.1794
计量
  • 文章访问数:  8627
  • PDF下载量:  780
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-12
  • 修回日期:  2010-04-20
  • 刊出日期:  2011-01-15

/

返回文章
返回
Baidu
map