文獻(xiàn)翻譯 譯文+原文

1、 09屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文文獻(xiàn)翻譯學(xué) 院： 物理與電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 光電信息工程 姓 名： 徐 馳 學(xué) 號(hào)： y05209222 (用外文寫) 外文出處： surface & coatings technology 214（2013）131-137 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。附件1：外文資料翻譯譯文氣體溫度通過pecvd沉積對(duì)si：h薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能的影響摘要?dú)怏w溫度的影響（tg）在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（pecvd）生長的薄膜的結(jié)構(gòu)和光電特性：h薄膜已使用多種表征技術(shù)研究。氣體的溫度被確定為制備工藝的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)和光電薄膜的性能改進(jìn)的一個(gè)重要參數(shù)。薄膜的

2、結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了研究使用原子力顯微鏡（afm），傅立葉變換紅外光譜（ftir），拉曼光譜，和電子自旋共振（esr）。此外，光譜橢偏儀（se），在紫外線可見光區(qū)域的光傳輸?shù)臏y量和電氣測量被用來研究的薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能。它被發(fā)現(xiàn)在tg的變化可以修改的表面粗糙度，非晶網(wǎng)絡(luò)秩序，氫鍵模式和薄膜的密度，并最終提高光學(xué)和電學(xué)性能。1. 介紹等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（pecvd）是氫化非晶硅薄膜制備一種技術(shù)，具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用的重要材料。它是用于太陽能電池生產(chǎn)，在夜視系統(tǒng)紅外探測器，和薄膜晶體管的平板顯示裝置。所有這些應(yīng)用都是基于其良好的電氣和光學(xué)特性以及與半導(dǎo)體技術(shù)兼容。然而，根據(jù)a-si的性質(zhì)，pec

3、vd制備h薄膜需要敏感的沉積條件，如襯底溫度，功率密度，氣體流量和壓力。許多努力已經(jīng)花在制備高品質(zhì)的薄膜具有較低的缺陷密度和較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的h薄膜。眾所周知，襯底溫度的強(qiáng)烈影響的自由基擴(kuò)散的生長表面上，從而導(dǎo)致這些自由基更容易定位在最佳生長區(qū)。因此，襯底溫度一直是研究最多的沉積參數(shù)。至于溫度參數(shù)在pecvd工藝而言，除了襯底溫度，氣體溫度（tg）美聯(lián)儲(chǔ)在pecvd反應(yīng)室在輝光放電是定制的a-si的性能參數(shù)：h薄膜的新工藝。事實(shí)上，tg pecvd系統(tǒng)的變化可以影響等離子體的能量在輝光放電，并最終改變了薄膜的性能。根據(jù)馬丁呂，當(dāng)薄膜制作接近前后顆粒的形成機(jī)制在a-sih薄膜，薄膜性能對(duì)tg的相

4、關(guān)性比襯底溫度更為顯著。然而，大多數(shù)的研究到目前為止只集中在襯底溫度的影響。在我們以前的研究中，我們報(bào)道的氣體溫度對(duì)磷的結(jié)構(gòu)演化的影響摻雜的a-sih薄膜的拉曼光譜。結(jié)果表明，存在的無定形網(wǎng)絡(luò)逐步有序，在不久的表面和內(nèi)部的tg增加區(qū)域，導(dǎo)致更高質(zhì)量的a-sih薄膜。但是進(jìn)一步的調(diào)查在tg的影響的結(jié)構(gòu)和光電特性：h薄膜還沒做好，這正是本文的目的。在這項(xiàng)研究中，用不同的氣體溫度的pecvd沉積薄膜。使用多種表征技術(shù)研究了薄膜的性能，包括原子力顯微鏡（afm），傅立葉變換紅外光譜（ftir），拉曼光譜，電子自旋共振（esr），光譜橢偏儀（se），在紫外線可見區(qū)和電氣測量的光學(xué)傳輸?shù)臏y量。2.實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

5、2.2 樣品的制備用純硅烷pecvd方法制備的a-si:h薄膜：我們的pecvd系統(tǒng)配備了一個(gè)平行板電極，如圖1所示:兩個(gè)電極和分離的面積為220平方厘米和2厘米,分別為13.56兆赫的頻率和100 mwcm2功率密度應(yīng)用于上電極和下電極接地。pecvd系統(tǒng)是在一個(gè)給定的4小時(shí)在反應(yīng)室達(dá)到平衡溫度舉行。嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)的程序,所有的襯底進(jìn)行清洗，以確保沉積襯底和薄膜之間的附著力好之前。在洗滌劑溶液清洗后的襯底上，立即受到酒精的超聲波清洗，序列中的丙酮和去離子水10分鐘?；灞还潭ㄔ跇悠芳?，上面的等離子區(qū)，避免不良大顆粒污染?；宓臒嵩磥碜陨蠈蛹訜釂卧ㄦu絲）的沉積過程中。氣體的熱源加熱帶和較低

6、的加熱單元（鎢絲）。下加熱單元作為保溫。值得一提的是，在我們的情況下，氣體的溫度是名義上的，因?yàn)樗皇侵苯訙y量。sih4氣體總流量為40 sccm（標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘）在所有的沉積。沉積壓力為60 pa的所有樣品的制備，襯底溫度固定在250c。 2.2表征方法分析了鍵合形成的a-sih薄膜，布魯克張量27傅立葉變換紅外光譜（ftir）裝置是在室溫下進(jìn)行，并在環(huán)境濕度控制在一個(gè)較低的水平（相對(duì)濕度70%）。拉曼光譜，在后向散射的幾何形狀，使用jyhr800光譜儀進(jìn)行的，是用來對(duì)短程和中程尺度的非晶硅網(wǎng)絡(luò)秩序的變化研究。入射激光功率低于0.3 m w和梁的失焦的在一個(gè)直徑2m減少由于激光照射，從而

7、提高測量精度的加熱效果一圈。esr測量是在配備bruker esp4105光譜儀雙腔溫度的房間里進(jìn)行的，這與20兆瓦的微波功率操作相同。原子力顯微鏡（spa400）使用硅懸臂在輕敲模式圖像獲得。此外，薄膜的質(zhì)量密度采用浮選法測量。 在光的分析，我們認(rèn)為是介電函數(shù)（）a-sih薄膜采用se測量。由于硒是一種間接的方法，該（）通過使用點(diǎn)對(duì)se850光譜橢偏儀數(shù)據(jù)反演程序計(jì)算了樣品的光譜（，），在表示該偏振光平行和垂直于入射平面的反射系數(shù)的振幅比，和是兩個(gè)組件之間的相移。為了計(jì)算（）a-sih薄膜，適當(dāng)?shù)慕⒐饽Ｐ?。在我們的例子中，光學(xué)模型由環(huán)境/表面粗糙層/散層/襯底（k9玻璃）。表面粗糙度層被建

8、模為50%的a-si的混合物：h（或體層的a-si）使用布魯格曼有效介質(zhì)近似（ema）和50%的空隙。在測量過程中，最適合采用最小均方誤差函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。在紫外可見光區(qū)域的光傳輸?shù)臏y量使用島津u v-1700紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行的。暗電導(dǎo)率（t）的薄膜，使用keithley 4200半導(dǎo)體特性測試系統(tǒng)在v /我配置的輸入阻抗大于105測量。使用especesl-02ka高低溫試驗(yàn)箱的溫度穩(wěn)定性小于0.1c測定的暗電導(dǎo)率的溫度依賴性。圖1 pecvd的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。3. 結(jié)果與討論3.1 a-si:h薄膜的結(jié)構(gòu)特性通過afm觀察a-si的形態(tài)特性的信息：h薄膜可以提取。在我們的例子中，掃描是在1

9、 m x 1 m地區(qū)與輕敲模式進(jìn)行。在圖2中，我們提出的三維原子力顯微鏡圖像的樣品沉積分別在tg的室溫（rt），80c，130c和160c。這是在圖2中的地形，有一個(gè)明顯的趨勢。當(dāng)tg是設(shè)置在rt，塊的橫向尺寸比其他三個(gè)樣品大得多。tg = rt的afm圖像具有最大的表面粗糙度均方根（rms）為3.63 nm的表面粗糙度。順序從1.84納米到1.50納米的rms值降低，tg增加80c ，160c薄膜的生長要經(jīng)過兩個(gè)階段的不同，島上生長和聚結(jié)。根據(jù)德雷維倫和同事觀察，在發(fā)生合并時(shí)表面粗糙度基本不變的，薄膜繼續(xù)增長時(shí)間。因此tg修改表面粗糙度的差異歸因于不同的成核位點(diǎn)。esr是其中的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，給出

10、關(guān)于缺陷 10 的結(jié)構(gòu)信息。圖3給出了歸一化的esr光譜的一階導(dǎo)數(shù)：h薄膜沉積在不同的tg。電子自旋密度（ns）和g因子中的插圖所示?？梢钥闯?，g值的所有a-sih薄膜的近2.0055。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，2.0055 g值來源于懸掛鍵在無定形網(wǎng)絡(luò) 11 ，而不是五倍協(xié)調(diào)的硅原子，也被稱為浮動(dòng)債券。如圖所示，從1.1降低ns 1017厘米3到3.41016厘米3 tg的增加從室溫到160它表明，tg的增加，可以減少硅的懸空鍵：h薄膜在很大程度上。 拉曼散射已被廣泛用于估計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于其強(qiáng)度在固體結(jié)構(gòu)紊亂敏感的演變。在圖的插圖所示，矽拉曼光譜：h薄膜由幾個(gè)振動(dòng)模式。在約150厘米1帶，橫向聲

11、相關(guān)（ta）的振動(dòng)模式，是二面角波動(dòng)的密度成比例，反映了中程有序（mro）的無定形網(wǎng)絡(luò) 12 。的聲子的帶在約= 480厘米1的根均方鍵角變化敏感 13 。將帶向更高的頻率的位置和峰寬的減少（到）和短程有序的增加相一致（sro）。此外，一些計(jì)算的研究表明，和sro的關(guān)系可以量化?；谶B續(xù)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型，beeman等人。已獲得的線性關(guān)系= 15 + 6，這是經(jīng)常使用的實(shí)驗(yàn)拉曼光譜測量確定 14 。的縱向聲波帶的存在（la）在300厘米1和縱光學(xué)（lo）樂隊(duì)的存在，在410厘米1薄膜中的缺陷相關(guān)的協(xié)調(diào)，和更多的缺陷，只有/ ito和iloito比 15 的較大的值，在那里我站對(duì)相應(yīng)的振動(dòng)模式的積分

12、強(qiáng)度。在2la = 610厘米1和2 = 960厘米1峰是主要的a-sila色彩和主要的a-si，分別為 16 。在我們的例子中，拉曼數(shù)據(jù)之間的1和1000厘米600厘米1不分析由于色彩重疊。a-si：h拉曼光譜：h薄膜沉積在不同的溫度如圖4所示?？梢钥闯觯械谋∧さ难芯烤哂械湫偷睦庾V特征，即，在約480厘米1峰寬。的峰值位置轉(zhuǎn)移到3.61厘米1的tg的增加，但仍處于無序區(qū)。另一方面，1.18厘米1減少。這一結(jié)果表明，氣體溫度的增加導(dǎo)致的sro a-si的改進(jìn)：h薄膜的結(jié)晶，但不。此外，據(jù)報(bào)道，的轉(zhuǎn)變還取決于薄膜的內(nèi)在應(yīng)力 17 。根據(jù)變化的，已估計(jì)定量描述sro的變化。圖3 a-si衍

13、生的esr譜：h薄膜沉積在不同的tg，在嵌入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的從上到下的tg = rt，c 80，c 130，和160c.。圖4 拉曼光譜si：h薄膜沉積在不同的溫度；插圖是一個(gè)典型的拉曼光譜：h薄膜及 其高斯反褶積。圖2 a-si的三維的afm圖像：h薄膜沉積在不同的tg。（一）rt，rms值為3.63 nm，d = 500.26 nm；（b）80c，rms值為1.84 nm，d = 503.88 nm；（c）130c，rms值為1.69 nm，d = 525.69 nm；和（d）160c，rms值為1.50 nm，a 681.93 nm。厚度d是從測量得到的。如表1所示，有一個(gè)減少在值從6.95o

14、到6.75o與tg的增加。備有等人。 18 表明，通過測量載流子壽命，它有可能涉及缺陷的a-si的濃度的ns：h的變化。如圖5所示，和ns之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。我們推測，當(dāng)較大的鍵角發(fā)生偏差，缺陷的形成是提高穩(wěn)定性和降低非晶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)變能量需要。正如上面提到的，更多的缺陷，非晶網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的薄膜，較大的兩個(gè)ila / ito和iloito從拉曼測量。然而，有趣的是，只有/ ito的變化是在我們的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)國際勞工組織/ ito。如表1所示，從rt tg增加到160個(gè)c / ito下降0.176厘米1，國際勞工組織/ ito增加0.144厘米1。上述行為異常，確切的原因目前尚不清楚，有待進(jìn)一步研

15、究。最后，強(qiáng)度比ita / ito下降0.022厘米1 tg的增加從室溫到160c，這是指示性的mro的改進(jìn)。最近，r. l. c.溫克等人的計(jì)算。 19 利用1000原子結(jié)構(gòu)表明，在某種程度上，ita / ito取決于這與sro，還有ita / ito和近似為線性關(guān)系。但是在我們的實(shí)驗(yàn)中這種線性關(guān)系不明顯，如圖5所示。氫氣在a-si：h薄膜是確定材料性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。相比于網(wǎng)絡(luò)的硅，具有剛性的非平衡結(jié)構(gòu)，氫具有不同的粘接性能由于更多的移動(dòng)的平衡結(jié)構(gòu)。在氫鍵的不同類型的信息可以從紅外光譜中提取的。在a-si的si / h鍵的聲子模式：h發(fā)生在三個(gè)能帶 20 ：（我）擺動(dòng)的模式在630厘米1這

16、是始終存在的，（ii）對(duì)800900厘米1的形狀和強(qiáng)度取決于沉積條件，及（iii）模式范圍20002100厘米1。圖6顯示一組在不同的氣體溫度下制備的樣品的紅外透射光譜?，F(xiàn)在讓我們考慮的波段在1 630cm第一。它是觀察到tg略有增加，其強(qiáng)度降低。桑克斯等人的研究。 10 表明，這個(gè)樂隊(duì)的整體強(qiáng)度測定氫氣濃度最好的但其他行是不可靠的。因此，在a-si的氫含量的ch：h薄膜可以通過在是吸收系數(shù)計(jì)算，和n = 51022 /厘米3晶體硅原子密度。a640是一個(gè)不同的振子強(qiáng)度的逆常數(shù)。2.1a640 = 1019厘米2由蘭福德等人得到的是常用的a-sih和nc sih的值。我們的計(jì)算表明，只有3%的

17、tg增加ch降低，表明氣體溫度的總的氫含量，納入薄膜的影響不大。另一方面，很容易發(fā)現(xiàn)，在800900厘米1雙不出現(xiàn)在我們的樣本。這對(duì)已分配給存在（sih2）n鏈結(jié)構(gòu)一致，似乎只有在（sih2）n鍵的存在。此外，許多研究表明，在800900厘米1雙只出現(xiàn)在特定的生長條件，如沉積使用氬氣和硅烷氣體混合物。圖5 方鍵角偏差意味著缺陷濃度ns對(duì)根的依賴，和和拉曼強(qiáng)度比ita / ito的相關(guān)性。因此有可能性（sih2）鏈結(jié)構(gòu)的形成被排除在這項(xiàng)研究中。它是建立在 2000厘米1樂隊(duì)來自sih 伸縮振動(dòng)模式。但在 2080厘米1樂隊(duì)的分配已備受爭議。有此峰不同的解釋：sih2重疊（sih2）n鏈結(jié)構(gòu)，（i

18、i）sih2重疊的sih 或（iii）與集群的sih ，sih2重疊sih3。如上所述，的可能性（sih2）n鏈結(jié)構(gòu)的形成是排除在本研究。然而，沒有證據(jù)顯示在我們的結(jié)果排除其他配置。大多數(shù)研究報(bào)告到目前為止的結(jié)論是有貢獻(xiàn)的在2080厘米1帶sih2。作為一個(gè)結(jié)果，我們認(rèn)為樂隊(duì)在 2080厘米1到多氫化物，包括所有的sih鍵模式除了（sih2）n鏈結(jié)構(gòu)。在 2080厘米1帶的存在是氣泡密切相關(guān)或無序域在a-sih薄膜。為了定量描述的結(jié)構(gòu)的不均勻性：h薄膜，織構(gòu)的生長因子r已使用。這種結(jié)構(gòu)的參數(shù)定義為r = 2080 /（ 2000 + 2080 2000 ），這里是樂隊(duì)的積分吸收強(qiáng)度集中在 20

19、00厘米1表示的是在薄膜分離氫化sih的數(shù)目，和 2080 代表樂隊(duì)的集成吸收強(qiáng)度集中在 2080厘米1。計(jì)算結(jié)果表明，如圖7所示，雖然總氫含量的變化很小，從0.42到0.20的r降低tg增加從室溫到160c.這意味著增加的tg的限制將氫粘結(jié)在與總氫含量的影響小的多氫化物的形狀，從而提高的一氫化sih比例。制備高品質(zhì)a-sih薄膜這正是我們的愿望。圖6 h樣品一系列的紅外光譜。在氫鍵模式的變化可以在氣相自由基組成的等離子體化學(xué)反應(yīng)變化的認(rèn)識(shí)。在純硅烷放電的情況下，該反應(yīng)的主要貢獻(xiàn)的增長：h薄膜（我）硅烷+ esih3 + h + e，（ii）硅烷+ esih2 + h2 + e，（iii）硅烷

20、+ esih + h2 + h + e，和（四）h2 + e2 h + e的能量閾值的興奮反應(yīng)（iiv）8.75伏特，9.47伏特，分別為10.33 ev和15.5 ev的。較高的溫度應(yīng)該帶氣到更高振動(dòng)的能量狀態(tài)，使反應(yīng)速率（iii）和（iv）增加。同時(shí)，較高的氣體溫度加速了氫原子的產(chǎn)生率和增加的h原子通量的生長表面，導(dǎo)致在a-si的生長更快的表面重排：h薄膜。3.2運(yùn)輸?shù)墓鈱W(xué)性質(zhì)和電子一個(gè)堅(jiān)實(shí)的入射光的反應(yīng)是由復(fù)雜的介電函數(shù)確定（）= 1（）我2（）。真正的部分1（）和虛部2（）顯示在固體的基本光吸收。在狀態(tài)tauc聯(lián)合密度的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的量子力學(xué)計(jì)算2（）與相互作用的原子的集合，例如杰利森等

21、人。 25 提出的tauc lorentz模型更好地描述非晶半導(dǎo)體的介電函數(shù)。在這個(gè)模型中，2的（）是由洛倫茲模型產(chǎn)品和tauc間隙表示：其中，c和e0表示振幅參數(shù)，參數(shù)和擴(kuò)大的2峰的位置（）峰。如光學(xué)tauc間隙。另一方面，真正的部分1（）可以使用克朗尼希積分公式計(jì)算：在1（）是能量1獨(dú)立的貢獻(xiàn)（）在無限的能量和p代表積分的柯西主部分。在tauc lorentz模型，因此，介電函數(shù)的確定是采用五參數(shù) a，c，e0，乙二醇，和1（）。圖8給出了室溫下的介電函數(shù)譜在紫外可見光區(qū)域的a-si：h薄膜沉積在不同的溫度從室溫到160c.解析tauc lorentz參數(shù)值列于表2。可以看出，硅：h薄膜的

22、介電函數(shù)顯示tg增加一個(gè)系統(tǒng)的變化?？傮w1（）價(jià)值和廣闊的2的幅度（）在3.6 ev的峰降低tg的降低。此外，整個(gè)介電函數(shù)的tg降低移向更高的能量。佩恩表示模型，對(duì)2峰位e0（）與平均粘結(jié)強(qiáng)度和平均價(jià)和傳導(dǎo)電子之間的分離。g、f、風(fēng)等。 26 屬性這一行為的氫含量納入薄膜在不同的沉積條件下制備的變化。圖7 氫氣濃度的變化（ch）和微觀組織因子（r）功能的氣體溫度同時(shí)對(duì)a-si的緊束縛計(jì)算：h證實(shí)價(jià)帶邊緣移向更深的能量位置與ch由于si的態(tài)密度的減少的增加（3p）h（1s）相互作用 27 ?？磥?，中國的變化是負(fù)責(zé)在我們的a-si的峰值位置的轉(zhuǎn)變：h薄膜。值得注意的是，然而，在我們的案例中的tg下

23、降的變化僅為3%。這是相當(dāng)小的，不可能導(dǎo)致2（e）的峰值位置的移位60 mevv。所以必須有其他因素轉(zhuǎn)移e0除氫在薄膜。圖9顯示了2的峰值位置的依賴關(guān)系e0（）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的光譜，包括均方根鍵角偏差，拉曼強(qiáng)度比ita / ito和缺陷濃度ns。可以看出，峰的位置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間存在顯著的正相關(guān)。事實(shí)上，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，雖然導(dǎo)帶邊緣不因他們的球symmetricals樣態(tài)的結(jié)構(gòu)紊亂幾乎影響，價(jià)帶頂由對(duì)等的狀態(tài)應(yīng)該由結(jié)構(gòu)無序 10 的強(qiáng)烈影響。因此，它可以從我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在無定形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化也負(fù)責(zé)e0的移位的推斷。的a-si的質(zhì)量密度：h薄膜沉積在不同的tg測定了。結(jié)果表明，樣

24、品沉積在較高的tg的密度。然而，所有的a-si的質(zhì)量密度：h薄膜是低于晶體硅（2.33 g/cm3）。產(chǎn)生這質(zhì)量密度的a-sih赤字通常被認(rèn)為是形成的空隙。圖8 1譜（a）和（b）2光譜a-sih薄膜沉積在不同的溫度。如圖10所示，質(zhì)量密度與組織因子r，間接代表的一氫化sih比例顯著負(fù)相關(guān)。最近的研究表明，一氫化sih嵌入在密集的a-si沒有明顯的空隙率 28 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。作為一個(gè)結(jié)果，在tg的增加，薄膜的質(zhì)量密度的增加歸因于空隙率下降。根據(jù)求和規(guī)則和等離子體理論，2的幅度（）峰取決于材料 29 的質(zhì)量密度。因此，的a-si的質(zhì)量密度的增加：h薄膜是負(fù)責(zé)對(duì)2幅度的下降（）在我們的研究中的峰值。此

25、外，在圖8b大致對(duì)應(yīng)的薄膜的光學(xué)帶隙約為1.7 ev的低能量的光吸收的發(fā)生。的吸收發(fā)生朝向更高的能量的變化表明，光學(xué)帶隙在a-si擴(kuò)大：h薄膜。測量表明，tauc間隙塌陷1.77電子伏特到1.64 ev的tg的增加從室溫到160c. tauc間隙（eopt）從紫外可見光透射測量采用tauc圖得到的顯示類似的行為。這可能是由于疾病引起的斜率變化的價(jià)帶邊緣在a-sih薄膜。為了進(jìn)一步研究相關(guān)的電子輸運(yùn)性質(zhì)的a-sih薄膜暗電導(dǎo)率的溫度依賴性，已被執(zhí)行的測量。圖11所示的間隙單元配置已被用來減少之間的接觸電阻的影響，硅：h薄膜和金屬由于肖特基勢壘形成電極。厚度為500 nm的鎳電極與蔭罩蒸發(fā)鋁蓋a-

26、sih薄膜。兩個(gè)電極之間的距離是4.5毫米。鎳電極的電流電壓特性的線性產(chǎn)量在0.1 v施加的吉時(shí)利4200 scs系統(tǒng)偏置電壓。暗電導(dǎo)率的溫度依賴性（t）a-sih薄膜沉積在不同的氣體溫度，如圖12所示。很明顯，在（t）與1000 / t的線性變化在測量溫度范圍。整個(gè)（t）由兩個(gè)數(shù)量級(jí)為tg的增加從室溫到160c增加，表明黑暗的敏感性圖9 對(duì)2峰的位置依賴性（e0）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的光譜，包括均方根鍵角，拉曼強(qiáng)度比ita / ito和缺陷濃度ns。圖10 組織因子r和質(zhì)量密度之間的相關(guān)性。在沉積過程中，tg電導(dǎo)率。為進(jìn)一步分析的緣故，所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合使用的關(guān)系。 在前因子0是導(dǎo)電性外推到1

27、 / t = 0，k是玻爾茲曼常量，ec和ef表示導(dǎo)帶遷移率邊和費(fèi)米能級(jí)，分別。表示電導(dǎo)閾值能量被定義為ea = ecef的活化能。對(duì)rt值（室溫電導(dǎo)率），0和ea在表3中給出。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品的存放在室溫和80c因素比沉積的樣品在130c和160c.這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，一個(gè)可能的解釋是，前兩個(gè)樣品具有較大的缺陷密度，在esr測量得到的，通過改變間隙狀態(tài)分布產(chǎn)生較低的載流子遷移率。另一方面，在rt的增加，如表3所示的是伴隨相應(yīng)減少0。在a-si相似的結(jié)果：h薄膜沉積在不同的襯底溫度下已被等人報(bào)道。30。又如表3所示，ea降低0.25 ev的tg的增加。此外，ea與r和ns如圖13所示的正

28、相關(guān)。與此相反，彼得和約翰德安東尼h 31 在改進(jìn)的電性能是獨(dú)立的硅結(jié)構(gòu)的不均勻性的結(jié)果：h薄膜。潛在的波動(dòng)模型 32 已被最廣泛接受的解釋非晶半導(dǎo)體的各種交通現(xiàn)象。在a-si的電位波動(dòng)：h是由結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性，從缺陷的產(chǎn)生，從而形成空隙，鍵角失真和氫的非均勻分布。據(jù)報(bào)道，在a-si的運(yùn)輸：h是由淺陷阱控制的帶尾態(tài)，使分散的運(yùn)輸500 k和300 k孔電子 33 下面。從所觀察到的相關(guān)的urbach能量和組織因素之間，馬漢等人。 34 認(rèn)為，空隙率相關(guān)的局部電位波動(dòng)會(huì)影響a-si:h的帶尾態(tài)分布：h.與以前的拉曼光譜，esr和ir數(shù)據(jù)有關(guān)。因此可以推斷ea的變化與膜結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。圖11 a-si

29、隙細(xì)胞形態(tài)：h薄膜的電導(dǎo)率測量。鎳電極的厚度的兩個(gè)電極之間的距離和分別為500 nm和4.5毫米。圖12 暗電導(dǎo)率情節(jié)（）對(duì)a-sih薄膜的影響。 另一方面，網(wǎng)絡(luò)秩序的變化，缺陷密度和氫鍵模式，導(dǎo)致的載流子散射由于越來越多的潛在波動(dòng)的增加。另一方面，淺能級(jí)陷阱中心在間隙中的帶尾和深能級(jí)陷阱中心，應(yīng)增加由于網(wǎng)絡(luò)的障礙和缺陷密度的增加，分別，從而提高載流子輸運(yùn)的捕獲過程。此外，暗電導(dǎo)率的變化也有可能在費(fèi)米能級(jí)的變化引起的缺陷的充電狀態(tài)的不同的微觀環(huán)境有關(guān)。4 結(jié)論 在這項(xiàng)工作中，在pecvd工藝氣體溫度在生長的薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能的影響：h薄膜已使用多種表征技術(shù)研究。結(jié)果表明，氣體的溫度是工藝及薄

30、膜性能的一個(gè)重要的參數(shù)優(yōu)化。在tg的變化可以通過在生長初期襯底修改成核位點(diǎn)的形態(tài)學(xué)特性和表面粗糙度的影響。用tg的增加，缺陷濃度明顯下降，從esr測量和拉曼光譜測量的非晶網(wǎng)絡(luò)秩序是短程和中程尺度的改進(jìn)。對(duì)氫摻入薄膜的紅外傳輸信息的提取。雖然增加的tg在薄膜中的總氫含量的影響不大，它限制的氫摻入粘聚氫化物的形狀如微觀因素顯示，從而提高單氫化sih，正是我們的愿望，在高品質(zhì)的a-si的比例：h薄膜。研究了薄膜的光學(xué)性質(zhì)，介電函數(shù)的使用已獲得的測量通過建立一四層的光學(xué)模型。在峰值位置的系統(tǒng)性變化，振幅和光學(xué)帶隙在a-si構(gòu)造演化的指示：h薄膜非晶網(wǎng)絡(luò)，包括放松和質(zhì)量密度的增加。與此同時(shí)，越來越多的質(zhì)

31、量密度間接反映了空隙率的下降。最后，薄膜的電性能的已使用間隙單元配置研究。薄膜沉積在較高的tg有更大的暗電導(dǎo)率和活化能較低。此外，對(duì)薄膜電性能的增強(qiáng)：h薄膜的強(qiáng)烈地依賴于它們的結(jié)構(gòu)包網(wǎng)絡(luò)秩序和氫鍵模式。圖13 暗電導(dǎo)率的活化能與組織因子r和缺陷濃度ns的相關(guān)性。5 文獻(xiàn)1 william makoto nakamura, hidefumi matsuzaki, hiroshi sato, yuuki kawashima,kazunori koga, masaharu shiratani, surf. coat.technol. 205 (2010) s241.2 y. liu, j.k. ra

32、th, r.e.i. schropp, surf. coat.technol. 201 (2007) 9330.3 r.m. ambrosi, r. street, b. feller, g.w. fraser, j.i.w. watterson, r.c. lanza, j.dowson, d. ross, a. martindale, a.f. abbey, d. vernon, nucl. instrum. methods phys. res. a 572 (2007) 844.4 p.s. shih, t.c. chang, s.m. chen, m.s. feng, d.z. pen

33、g, c.y. chang, surf. coat.technol. 108109 (1998) 588.5 l. boufendi, j. gaudin, s. huet, g. viera, m. dudemaine, appl. phys. lett. 79 (2001) 4301.6 r. martins, v. silva, i. ferreira, a. domingues, e. fortunato, vacuum 56 (2000) 25.7 n.m. liao, w. li, y.d. jiang, y.j. kuang, k.c. qi, z.m. wu, s.b. li,

34、 appl. phys. a 91 (2008) 349.8 h. fritzsche, m. tanielian, c.c. tsai, p.j. gaczi, j. appl. phys. 50 (1979) 3366.9 a. canillas, e. bertran, j.l. andjar, b. drvillon, j. appl. phys. 68 (1990) 2752.10 r.a. street, hydrogenated amorphous silicon, cambridge university press, cambridge, 1991.11 nobuhiko i

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36、tter 11 (1999) 9647.16 m.h. brodsky, manuel cardona, j.j. cuomo, phys. rev. b 16 (1977) 3556.17 z. li, w. li, y.d. jiang, h.h. cai, y.g. gong, j. he, j. raman spectrosc. 42 (2010) 415.18 p.a. stolk, f.w. saris, a.j.m. berntsen, w.f. van der weg, l.t. sealy, r.c. barklie, g.krotz, g. muller, j. appl.

37、 phys. 75 (1994) 7266.19 r.l.c. vink, g.t. barkema, w.f. van der weg, phys. rev. b 63 (2001) 115210.20 h. touir, k. zellama, j.-f. morhange, phys. rev. b 59 (1999) 10076.21 a.a. langford, m.l. fleet, b.p. nelson, w.a. lanford, n. maley, phys. rev. b 45 (1992) 13367.22 w.b. pollard, g. lucovsky, phys

38、. rev. b 26 (1982) 3172.23 m. cardona, phys. status solidi b 118 (1983) 463.24 a.h.m. smets, m.c.m. van de sanden, phys. rev. b 76 (2007) 073202.25 g.e. jellison jr., f.a. modine, appl. phys. lett. 69 (1996) 371.26 g.f. feng, m. katiyar, j.r. abelson, n. maley, phys. rev. b 45 (1992) 9103.27 d.a. pa

39、paconstantopoulos, e.n. economou, phys. rev. b 24 (1981) 7233.28 s. kageyama, m. akagawa, h. fujiwara, phys. rev. b 83 (2011) 195205.29 h.r. philipp, h. ehrenreich, phys. rev. 129 (1963) 1550.30 p. roca i cabarrocas, j.z. liu, h.r. park, a. maruyama, s. wagner, j. non-cryst.solids 114 (1989) 190.31

40、peter dantonio, john h. konnert, phys. rev. lett. 43 (1979) 1161.32 d. quicker, j. kakalios, phys. rev. b 60 (1999) 2449.33 r.a. street, j. zesch, m.j. thompson, appl. phys. lett. 43 (1983) 672.34 i. sakata, m. yamanaka, s. okazaki, y. hayashi, appl. phys. a 48 (1989) 295.附件2：外文原文effect of gas tempe

41、rature on the structural and optoelectronic properties of a-si:hthin films deposited by pecvdabstract the effect of gas temperature (tg) in the process of plasma-enhanced chemical vapor deposition (pecvd) on the structural and optoelectronic properties of the grown a-si:h thin film has been examined

42、 using multiple characterization techniques. gas temperature was confirmed to be an important parameter for the optimization of fabrication process and the improvement of structural and optoelectronic performances of the thin films. the structural properties of the thin films were examined using ato

43、mic force microscopy (afm), fourier transform infrared spectroscopy (ftir), raman spectroscopy, and electronic-spin resonance (esr).furthermore, the spectroscopic ellipsometry (se), the optical transmission measurement in ultravioletvisible region and the electrical measurement were used to investig

44、ate the optical and electrical properties of the thin films. it was found that the changes in tg can modify the surface roughness, the amorphous network order,the hydrogen bonding modes and the density of the thin films, and eventually improve the optical and electrical properties.1. introduction hy

45、drogenated amorphous silicon (a-si:h) thin film prepared byplasma-enhanced chemical vapor deposition (pecvd) is a technologicallyimportant material with a wide range of practical applications.it is used in the production of solar cells 1,2, infrared detectors in night vision systems 3, and thin film

46、 transistors in flat panel display devices 4. all these applications are based on its good electrical and optical properties as well as compatibility with semiconductor technology.however, the properties of a-si:h thin film fabricated by pecvd are sensitive to deposition conditions, such as substrat

47、e temperature,power density, gas flow rate and process pressure. many effortsto prepare the high-quality a-si:h thin films with lower defect density and higher structural stability have been made. it is well known that the substrate temperature can strongly affect the diffusion of the radicals on th

48、e growing surface and hence cause these radicals more readily to locate the optimum growth sites. as a result, the substrate temperature has been one of the most studied deposition parameters. as far as the temperature parameters during pecvd process are concerned, apart from the substrate temperatu

49、re, the gas temperature (tg) fed in the pecvd reaction chamber before glow-discharge is a novel process parameter for tailoring the properties of a-si:h thin films. in fact, the variation of tg in pecvd system can influence the energy of plasma during glow-discharge and eventually modify the propert

50、ies of the thin films 5. according to martinset al. 6, when the thin films are fabricated close to orwithin the particle formation regime in the a-si:h thin films, the dependence of thin film properties on tg is more remarkable than on substrate temperature.however, most of the studies so far have f

51、ocused only on the impact of substrate temperature. in our previous study, we reported the effects of gas temperature on the structural evolution of phosphorus-doped a-si:h thin films by raman spectroscopy 7. the results reveal that there exists a gradual ordering of the amorphous network, both in t

52、he near surface and interior regionwith the increase of tg, leading to a better quality of a-si:h thin films. but the further investigation in the effect of tg on the structural and optoelectronic properties of a-si:h thin films has not been done yet, which is exactly the aim of this paper. in this

53、study, the a-si:h thin films are deposited by pecvd at various gas temperatures. the properties of thin films are studied using multiple characterization techniques, including atomic force microscopy (afm), fourier transform infrared spectroscopy (ftir), raman spectroscopy, electronic-spin resonance

54、 (esr), spectroscopic ellipsometry(se), optical transmission measurement in ultravioletvisible region and electrical measurement.2. experimental details2.1. sample preparation the a-si:h thin films were prepared by pecvd method using pure silane. our pecvd system was equipped with a parallel-plate e

55、lectrode as shown in fig. 1. the area of both electrodes and the separation were 220 cm2 and 2 cm, respectively. a frequency of 13.56 mhz and a power density of 100 m w/cm2 were applied to the upper electrode and the lower electrode was grounded. the pecvd system was held at a given temperature for

56、4 h to achieve a balance in the reaction chamber. all substrates were cleaned strictly according to the following standard procedure before the deposition in order to ensure a good adhesion between the substrate and the thin film. after manual cleaning in detergent solution, the substrates were imme

57、diately subjected to ultrasonic cleaning in alcohol, acetone and deionized water for 10 min in sequence. the substrates were fixed on a sample holder which was above the plasma zone to facilitate the avoidance of undesirable larger particle contamination. the heat source of substrates came from the upper heating units (tungsten filaments) during the deposition. the heat source of gas came from the heating belts and the l