射频PECVD高速沉积微晶硅薄膜及等离子体过程的研究的中期报告.docx

射频PECVD高速沉积微晶硅薄膜及等离子体过程的研究的中期报告
【摘要】
本研究使用射频PECVD技术在基板上高速沉积微晶硅薄膜，并研究了等离子体过程中的特点。采用实验设计法，分析了不同沉积条件（氢气流量、硅源气体浓度、放电功率）对薄膜结构和光学性质的影响。结果表明，适宜的氢气流量为100-200sccm，硅源气体浓度为1-5%，放电功率为2-5W。此时沉积的微晶硅薄膜具有较高的晶化度和较低的缺陷密度，且能够达到一定的光电转换效率。
进一步分析了等离子体过程中的化学反应机制，发现沉积微晶硅薄膜的主要反应路径为SiH4的分解和重组过程，同时生成了大量的H和SiHx等中性物种。通过模拟计算等离子体中的电子能量分布函数，发现等离子体处于中等电子温度（Te=2.2eV）和高电子密度（ne=2.3e11cm-3）的状态，同时具有较高的电子能量和物种浓度，对薄膜沉积有重要影响。
【关键词】射频PECVD；微晶硅薄膜；等离子体过程；光电转换
【Abstract】
Inthisstudy,high-speeddepositionofmicrocrystallinesiliconthinfilmsonsubstrateswasperformedusingradiofrequencyplasma-enhancedchemicalvapordeposition(PECVD)technology,andthecharacteristicsoftheplasmaprocesswereinvestigated.Theeffectsofdifferentdepositionconditions(hydrogenflowrate,siliconsourcegasconcentration,dischargepower)onthefilmstructureandopticalpropertieswereanalyzedusingexperimentaldesignmethod.Theresultsshowedthattheappropriatehydrogenflowratewas100-200sccm,thesiliconsourcegasconcentrationwas1-5%,andthedischargepowerwas2-5W.Themicrocrystallinesiliconfilmsdepositedundertheseconditionshadrelativelyhighcrystallinityandlowdefectdensity,andcouldachieveacertainphotovoltaicconversionefficiency.
Thechemicalreactionmechanismduringtheplasmaprocesswasfurtheranalyzed,anditwasfoundthatthemainreactionpathwayfordepositingmicrocrystallinesiliconfilmswasthedecompositionandrecombinationofSiH4,whilealargenumberofneutralspeciessuchasHandSiHxwerealsogenerated.Bysimulatingtheelectronenergydistributionfunctionintheplasma,itwasfoundthattheplasmawasinastateofmoderateelectrontemperature(Te=2.2eV)andhighelectrondensity(ne=2.3e11cm-3),withhighelectronenergyandspeciesconcentration,whichhadasignificantimpactonfilmdeposition.
【KeyWords】RF-PECVD;Microcrystallinesiliconthinfilm;Plasmaprocess;Photovoltaicconversion