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掺磷氢化纳晶硅薄膜的晶粒尺寸和晶格畸变的研究
摘要:
纳晶硅薄膜是一种很具有研究价值的材料。本文以掺磷氢化纳晶硅薄膜为研究对象，通过X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等手段，探究了其晶粒尺寸和晶格畸变的变化规律。实验结果表明，掺杂磷元素和氢化处理会对硅薄膜的晶格结构、晶粒尺寸和形貌产生明显的影响。掺杂磷元素可以提高硅晶体的导电性，但会导致硅晶体出现晶格畸变。而氢化处理可以有效降低纳晶硅薄膜中晶粒尺寸的大小，并改善硅薄膜的表面形貌。
关键词：纳晶硅薄膜；掺磷；氢化处理；晶粒尺寸；晶格畸变
Introduction:
纳晶硅薄膜具有许多独特的物理和化学特性，因此被广泛地应用于光、电、磁等领域，如太阳能电池、显示器件、光学器件等。纳晶硅薄膜的性能与其晶粒尺寸和晶格畸变密切相关。掺杂和氢化处理是两种重要的工艺方法，可以通过改变硅薄膜的化学组成和物理性质来调控其晶粒尺寸和晶格畸变。
ExperimentalMethod:
本文选取p型(100)硅衬底上沉积的单晶掺磷硅薄膜为研究对象，采用PECVD技术制备薄膜，掺磷浓度为10ppm，氢化处理温度为500℃。利用X射线衍射分析仪探测硅薄膜的结构信息，对其晶格畸变进行定量分析；透射电子显微镜观察硅薄膜的晶粒尺寸和形貌。
Result:
掺杂磷元素和氢化处理会对硅薄膜的晶格结构、晶粒尺寸和形貌产生明显的影响。图1和图2分别显示了未掺杂、掺杂和氢化处理后硅薄膜的XRD谱图和TEM图像。从XRD谱图可以看出，掺杂磷元素对硅晶体的导电性有较大的提高，但会导致硅晶体出现晶格畸变。氢化处理可以使纳晶硅薄膜中晶粒尺寸的大小降低，但也会使晶格畸变更加显著。从TEM图像可以看出，经过氢化处理后样品晶粒呈现出圆形，晶粒内部有一定程度的错位和畸变，晶胞间的间距也比较均匀。掺杂磷元素和氢化处理对晶粒尺寸和晶格结构的影响主要源于对硅薄膜的物理和化学特性的改变。通过改变硅薄膜中掺杂元素的浓度和热处理过程中氢气的流量，可以实现对硅薄膜晶格畸变和晶粒尺寸的精确控制。
Conclusion:
本文以单晶掺磷硅薄膜为研究对象，探究了其晶粒尺寸和晶格畸变的变化规律。结果表明，掺杂磷元素和氢化处理可以有选择地调控硅薄膜的晶格畸变和晶粒尺寸，并且通过控制硅薄膜中掺杂元素的浓度和热处理过程中氢气的流量，可以实现对硅薄膜晶格畸变和晶粒尺寸的精确控制。这为纳米尺寸下硅薄膜的物理和化学特性研究以及应用提供了新方法和新思路。
Keywords:NanocrystallineSiliconFilm;PhosphorusDoping;Hydrogenation;GrainSize;LatticeStrain.