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真空蒸镀锗掺杂多晶硅薄膜的研究
【摘要】
本文研究了利用真空蒸镀技术制备掺杂多晶硅薄膜的过程及其良好的光电性能。通过优化蒸镀工艺参数，控制掺杂气体压力和蒸镀时间等因素，成功制备出了掺杂多晶硅薄膜。实验结果表明，掺杂硼的多晶硅薄膜具有较高的导电性，适合用作光伏电池的电极材料。
【关键词】真空蒸镀技术；多晶硅；掺杂；光伏电池
【引言】
随着新能源技术的发展，光伏电池技术成为了一种受到广泛关注的绿色能源。掺杂多晶硅薄膜作为光伏电池电极材料、薄膜太阳能电池和薄膜晶体管等的重要组成部分，其导电性能和稳定性直接影响了器件的转化效率和使用寿命。因此，研究掺杂多晶硅薄膜的制备工艺和性能成为了当前的研究热点。
本文以真空蒸镀技术为手段，通过控制工艺参数制备出掺杂多晶硅薄膜，并对其光电性能进行测试和分析，为提高掺杂多晶硅薄膜的性能寻求新的解决方案。
【材料与方法】
1.实验材料
在本次实验中，使用的材料为2寸<100>P型硅衬底（电阻率为1-5Ω·cm）、高纯度硼以及高纯度硅靶材。
2.制备掺杂多晶硅薄膜
首先，将硅衬底进行超声波清洗，并且用氟化氢水溶液进行去氧化处理。随后，将硅片装入真空蒸镀室内，将室内抽成10^-6Pa以下。加热硅靶材至约1400摄氏度，利用热蒸镀将硅原子沉积于衬底表面，获得基本的多晶硅膜。然后加压板将靶材转换为掺杂硼靶材，并且蒸镀室中加入硼化氢气体。接着通过改变升温速率、蒸镀时间等参数，制备不同厚度、不同掺杂浓度的多晶硅薄膜样品。
3.测试光电性能
使用四探针方法进行电阻测试，测量薄膜的电阻率。使用XPS分析仪测试薄膜的表面元素组成和化学态。
【结果与分析】
1.掺杂深度
采用X射线光电子能谱（XPS）来分析薄膜表面的元素化学价态。观察到在硅原子信号的左侧存在一峰位，表明薄膜表面已经有一定的硼元素掺杂。随着硼元素的掺入浓度的增加，这一峰位逐渐加强，可见此掺杂方式非常成功，薄膜表面已经有了一定程度的硼杂质。同时，导电率也得到了显著的提高，表明硼元素已经成功地掺入到了多晶硅薄膜中。
2.电学性质
使用四探针法得到不同掺杂浓度的多晶硅薄膜电阻率随空穴浓度变化的结果，如图所示。可以发现，随着空穴浓度的增加，电阻率逐渐降低。说明随着硼掺杂浓度的增加，多晶硅薄膜的导电率也随之增加。特别是当硼浓度达到10^20cm^-3时，多晶硅薄膜的导电性能得到了较大的提升。表明在硼掺杂浓度较高的情况下，掺杂多晶硅薄膜的光电性能具有较优异的表现。
【结论】
本次实验对利用真空蒸镀技术制备掺杂多晶硅薄膜进行了探讨，并且通过控制工艺参数来获取了不同浓度的掺杂薄膜。实验结果表明，随着硼掺杂浓度的增加，多晶硅薄膜的导电性能得到了显着提升。因此，本研究的掺杂方法具有很好的应用前景，可能成为一种制备高性能光伏电池电极材料的途径。
【致谢】
本研究得到了某某科技公司的资助和技术支持，为本实验的顺利进行提供了重要保障。在此表示感谢。