原子层沉积AZO薄膜及晶硅表面钝化研究

发布时间：2017-07-05 12:02

  本文关键词：原子层沉积AZO薄膜及晶硅表面钝化研究

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【摘要】：AZO薄膜是在ZnO中掺入Ⅲ族元素Al后而形成的，该薄膜不仅具有较高的载流子浓度和低电阻率，而且具有较好的光透过性，是一种优秀的透明导电薄膜。AZO薄膜成本低廉、接近氧化铟锡薄膜的电阻率，是目前最有可能替代ITO薄膜，在发光二极管、薄膜晶体管、太阳能电池等领域展示了良好发展前景。本文采用原子层沉积技术在石英基体上制备AZO薄膜，利用椭圆偏振仪、原子力显微镜、X射线衍射仪、Raman光谱仪、紫外可见分光光度计、PL光谱、X射线光电子能谱仪、Hall效应测试仪系统地对样品的生长速率、表面形貌、晶体结构、薄膜成分、光学与电学性能进行了表征和分析，并利用AZO钝化晶硅表面并研究其钝化机理。 研究不同铝锌循环比例对AZO薄膜性能的影响表明，随着铝锌循环比例增加，纤锌矿结构的AZO薄膜的（002）晶面生长受到抑制，晶粒尺寸减小，薄膜内晶界与缺陷增多；电阻率先降低后升高，铝锌循环比例为1:19，，电阻率最低，所有AZO薄膜可见光透射率大于80%，紫外吸收边出现蓝移现象，光学禁带宽度提高。 研究不同沉积温度对AZO薄膜性能的影响表明，沉积温度升高，纤锌矿结构的AZO（100）晶面生长受到抑制，促进了（002）晶面生长，表现出明显c轴取向；晶体质量先提高后降低，当沉积温度为150℃时，薄膜的晶体质量最佳，缺陷浓度最低，电阻率最低，为4.61×10-4cm；AZO薄膜的可见光透射率均大于80%，紫外吸收边出现蓝移。 AZO薄膜钝化p型晶硅表面性能的研究表明，AZO钝化p型晶硅，少子寿命由钝化前的4.27μs提升至钝化后的49.97μs，少子寿命提升近11倍，表面复合速率由钝化前Seff"f5.3×103cm/s，降低为Seff"f500cm/s，表面复合速率降低了一个数量级，说明AZO薄膜具有良好的晶硅钝化效果，该种钝化机制属于化学钝化。
【关键词】：铝参杂氧化锌 原子层沉积 低温生长 晶态薄膜 太阳能电池钝化
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2;TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 AZO 结构与掺杂10-12
• 1.3 AZO 薄膜光电性质12-15
• 1.3.1 AZO 薄膜的光学特性12-13
• 1.3.2 AZO 薄膜的电学特性13-15
• 1.4 AZO 薄膜制备方法15-18
• 1.4.1 磁控溅射15-16
• 1.4.2 金属有机物化学气相沉积16
• 1.4.3 原子层沉积16-18
• 1.5 AZO 薄膜在太阳能电池上的应用18-21
• 1.6 本课题的研究意义与内容21-22
• 2 原子层沉积制备 AZO 薄膜与表征方法22-29
• 2.1 实验原料及预处理22
• 2.2 原子层沉积设备及操作流程22-24
• 2.3 实验方案设计24-26
• 2.3.1 AZO 薄膜沉积方法及改进24-25
• 2.3.2 AZO 薄膜制备方案设计25-26
• 2.3.3 AZO 薄膜钝化方案设计26
• 2.4 检测仪器26-29
• 3 铝锌循环比例对 AZO 薄膜性能的影响29-38
• 3.1 AZO 薄膜生长速率29-30
• 3.2 AZO 薄膜晶体结构30-31
• 3.3 AZO 薄膜表面形貌31-32
• 3.4 AZO 薄膜成分分析32-33
• 3.5 AZO 薄膜电学性能33-34
• 3.6 AZO 薄膜光学性能34-37
• 3.7 小结37-38
• 4 沉积温度对 AZO 薄膜结构及性能的影响38-46
• 4.1 AZO 薄膜生长速率38-39
• 4.2 AZO 薄膜晶体结构39-41
• 4.3 AZO 薄膜电学性能41-42
• 4.4 AZO 薄膜透射光谱分析42-43
• 4.5 AZO 薄膜光致发光谱分析43-45
• 4.6 小结45-46
• 5 AZO 表面钝化晶硅太阳能电池46-54
• 5.1 AZO 表面钝化技术的提出46-48
• 5.2 AZO 薄膜厚度对晶硅钝化性能的影响48-49
• 5.3 退火工艺对晶硅钝化性能的影响49-51
• 5.4 AZO 薄膜钝化晶硅机制51-53
• 5.5 小结53-54
• 6 结论54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈新亮;薛俊明;孙建;赵颖;耿新华;;绒面ZnO薄膜的生长及其在太阳电池前电极的应用[J];半导体学报;2007年07期

本文编号：521844