含硅量子点SiC_x薄膜的磁控溅射制备及微波退火工艺研究
发布时间：2020-07-19 10:34
【摘要】：高效率、低成本、长寿命一直是太阳电池研发的目标。硅量子点(Si-QDs)薄膜因具备带隙可调、原料丰富和量子限域效应等优点,成为目前研究的热门材料之一。本论文主要通过磁控溅射制备了含硅量子点SiC_x薄膜,结合性能的表征,研究了磁控溅射工艺及微波退火对硅量子点的微结构和光电性能的影响。此外,还初步探讨了微波退火对Si-QDs形核生长的影响。获得了如下主要研究结果。(1)采用JS3S-80G型磁控溅射系统结合微波退火工艺,制备了含硅量子点SiC_x薄膜。通过改变溅射功率研究了薄膜的结构特性和光学特性。结果表明,功率在60W~100W的范围时,Si-QDs的数量呈现先增多后减少的趋势,尺寸则先增大后减小,同时硅量子点薄膜的晶化率先升高后降低。薄膜的光学带隙先减少后增大,这归因于Si-QDs的量子限域效应。溅射功率为80W时,制备的Si-QDs薄膜质量最佳。(2)采用三靶交替溅射方法并结合微波退火工艺,并通过改变B靶的溅射功率制备出不同B掺杂量的p型SiC_x/SiC硅量子点薄膜。XPS等分析结果表明,B原子以替位式掺杂在硅量子点结构中,B的掺杂量对Si-QDs结构特性的影响甚微。Hall效应测试表明:B掺杂量越高,薄膜的载流子浓度和电导率越高,Hall迁移率越小。当B靶的溅射功率为20W,Si靶的溅射功率为80W,SiC靶的溅射功率为80W时,薄膜的电学性能最佳。(3)采用三靶交替溅射方法制备了B掺杂SRC/SiC多层结构的薄膜。通过改变微波退火温度研究了薄膜的电学特性及SRC层中Si-QDs的生长规律。XPS等分析表明,B原子能有效地掺杂到了Si-QDs的结构中。当退火温度为1100℃时,样品中的Si-QDs数量最多,尺寸最大(5.48nm)。Si-QDs的数量与薄膜的电学性能呈正相关。当微波退火的温度为1100℃时,可获得高品质的硅量子点。(4)采用不同的退火方法,研究了B掺杂SiC_x/SiC硅量子点薄膜对结构和电学性能的影响。与快速光热退火相比,微波退火可以使Si-QDs的形成温度降低约200℃,这表明:微波退火的非热效应有利于Si-QDs的形核生长,产生更多的Si-QDs。与快速光热退火相比,采用微波退火制备的B掺杂SiC_x/SiC硅量子点薄膜的品质更佳。
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM914.4;TB383.2
【图文】：
图 1.1 最新总结各类太阳电池实验室最高转换效率[3]提高光伏转换效率是研究太阳电池的主要目标之一 如图 1.2 所示说ソ崽舻绯氐闹饕鹗О
本文编号：2762301
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM914.4;TB383.2
【图文】：
图 1.1 最新总结各类太阳电池实验室最高转换效率[3]提高光伏转换效率是研究太阳电池的主要目标之一 如图 1.2 所示说ソ崽舻绯氐闹饕鹗О
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