第7章硅薄膜材料.pptVIP

第七章 硅薄膜材料 提纲 7.1非晶硅薄膜材料  7.1.1非晶硅薄膜的特征及基本性质 7.1.2非晶硅薄膜的制备 7.1.3非晶硅薄膜的缺陷及钝化 7.2多晶硅薄膜材料 7.2.1多晶硅薄膜的特征和基本性质 7.2.2多晶硅薄膜的基本制备 7.2.3多晶硅薄膜的晶界和缺陷 7.1非晶硅薄膜材料 非晶硅是重要的薄膜半导体材料，它具有独特的物理性能，可以大面积加工，因为太阳能光电材料已经在工业界广泛应用，它还在大屏幕液晶显示、传感器、摄像管等领域有重要的应用。非晶硅薄膜电池材料是硅和氢的一种合金，是一种资源丰富和环境安全的材料。一般利用化学气相沉积技术，通过硅烷等气体的热分解，在廉价的衬底上沉积而成。它具有备注方法简单、工艺成本低、制备温度低、可以大面积的制备等优点，已经在太阳电池上 大规模应用。 7.1.1非晶硅薄膜的特征及基本性质 非晶硅薄膜具有制备工艺简单、成本低和可大面积连续生产的优点。 与晶体硅相比，薄膜非晶硅具有如下的基本特征和性质 1）晶体的原子是在三维空间上周期性的有规则的重复排列，具有原子长程有序的特点，而非晶硅的原子在数纳米甚至更小的范围内呈有限的短程周期性的重复排列，但从长程结构来看，原子排列是无序的。如图7-1 所示。 2）晶体硅是由连续的共价键组成，而非晶硅虽然也是由共价键组成，价电子被束缚在共价键中，满足外层8 个电子稳定结构的要求，而且每一个原子具有4 个共价键，呈四面体结构，但共价键显示连续的无规则的网络结构。 3）单晶硅的物理特性是各向异性，即在各个晶向方向其物理特性有微小的差异，而多晶硅、微晶硅、纳米硅的晶向呈多向性，所以，其物理特性是各向同性，非晶硅的结构决定了它的物理性质也是具有各向同性的。 4）从能带结构上看，非晶硅不仅具有导带、价带和禁带，而且具有导带尾带、价带尾带，其缺陷在能带中引入的缺陷能级比晶体硅中显著，有大量的悬挂键，会在禁带中引入深能级，取决于非晶硅结构的无序程度。其电子输运性质出现了跃迁导电机制，电子和空穴的迁移率很小，对电子而言，只有1cm2