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PECVD法制备掺磷非晶硅薄膜及其结构和性能的研究
摘要：
本文采用PECVD法制备掺磷非晶硅薄膜，并通过SEM、TEM、XRD、RAMAN、电学测试等手段对其结构和性能进行分析。结果表明，掺磷非晶硅薄膜的致密性与磷掺杂浓度有关，随着磷掺杂浓度的增加，致密性也增加；同时，掺磷非晶硅薄膜的电学性能也受掺杂浓度的影响，其电导率随磷掺杂浓度的增加而增加，但在一定范围内再增加掺杂浓度反而会降低电导率。
关键词：PECVD法；掺磷非晶硅薄膜；结构；性能
引言：
近年来，由于其优异的结构和性能，非晶硅薄膜在太阳能电池、LED等光电器件制造领域得到了广泛应用。为了改善其电学性能，研究人员不断尝试将其掺杂。其中，掺磷非晶硅薄膜因为其高导电性、稳定性等特点，成为了热门研究方向之一。本文采用PECVD法制备掺磷非晶硅薄膜，并通过多种手段对其结构和性能进行研究，旨在为后续用于光电器件制造提供一定的理论基础。
实验：
1.实验材料
取硅片片片作为衬底，在一个PECVD反应釜中加入硅源气体（SiH4）、掺杂气体（PH3）、掺杂源气体（B2H6）等，在反应釜中用其中压力和放电电压等条件下进行PECVD沉积，制备不同掺杂浓度的掺磷非晶硅薄膜。
2.实验步骤
(1)前处理：用酒精和去离子水清洗硅片片片，放到PECVD反应釜中的夹具上进行处理。处理前需要将反应釜进行气体调控和空气置换，旨在增加反应体系的稳定性。
(2)化学气相沉积：调整反应釜中的压力、温度、流量和放电电压等参数，以合适的速率对衬底进行化学气相沉积，得到掺磷非晶硅薄膜。
3.实验结果
通过SEM、TEM、XRD、RAMAN、电学测试等手段对制备的掺磷非晶硅薄膜样品进行了观察和分析。
(1)通过SEM和TEM观察，发现制备的掺磷非晶硅薄膜晶粒度较小，均匀性良好，且随着磷掺杂浓度的增加，薄膜具有较好的致密性。
(2)通过XRD分析，得到非晶硅薄膜制备的主要晶体方向为（111），表明制备的非晶硅薄膜晶体结构较为接近晶体硅且结晶性较好。同时，随掺杂浓度的增加，晶体方向明显单一化，且薄膜的晶体结构较为复杂。
(3)通过RAMAN光谱和电学测试，得到掺磷非晶硅薄膜的密度和导电性能与掺杂浓度呈现正相关，随着掺杂浓度的增加，原子之间的键合密度增大，电子的活动性增强，电导率逐渐升高；但在一定范围内再增加掺杂浓度反而会降低电导率，可能与掺杂粒子间相互作用等因素有关。
结论：
本文利用PECVD法制备掺磷非晶硅薄膜，并通过SEM、TEM、XRD、RAMAN、电学测试等手段对其结构和性能进行了研究。结果表明，掺磷非晶硅薄膜的致密性与磷掺杂浓度有关，随着磷掺杂浓度的增加，致密性也增加；同时，掺磷非晶硅薄膜的电学性能也受掺杂浓度的影响，其电导率随磷掺杂浓度的增加而增加，但在一定范围内再增加掺杂浓度反而会降低电导率。这些结果为后续掺磷非晶硅薄膜的应用提供了理论依据。
参考文献：
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