等離子體輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)

等離子體輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)一、等離子體概述1.等離子體的定義：等離子體是物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，是由等量的自由電子和帶電離子組成的非束縛狀態(tài)的宏觀體系。2.等離子體的產(chǎn)生：電擊穿、射頻放電、微波激發(fā)、沖擊波、高能粒子流、高溫加熱等3.等離子體的應(yīng)用：〔1〕低溫等離子體：發(fā)光顯示、刻蝕、鍍膜〔2〕高溫等離子體：磁控核聚變發(fā)電二、PECVD技術(shù)〔一〕PECVD概述1.PECVD的定義：在低壓化學(xué)氣相沉積過程進(jìn)行的同時(shí)，利用輝光放電產(chǎn)生的等離子體對(duì)沉積過程施加影響的技術(shù)稱為等離子體輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)。2.PECVD的優(yōu)點(diǎn)：〔1〕沉積速率高〔2〕沉積溫度低，從而不使基板發(fā)生相變或變形〔3〕容易獲得比較均勻的組分，成膜質(zhì)量高〔4〕通過改變氣流比可以使薄膜組分連續(xù)變化二、PECVD技術(shù)〔二〕PECVD過程的動(dòng)力學(xué)在PECVD過程中發(fā)生的微觀過程為：〔1〕氣體分子與等離子體中的電子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生出活性基團(tuán)和離子；〔2〕活性基團(tuán)可以直接擴(kuò)散到襯底；〔3〕活性基團(tuán)也可以與其他氣體分子或活性基團(tuán)發(fā)生相互作用，進(jìn)而形成沉積所需的化學(xué)基團(tuán)；〔4〕沉積所需的化學(xué)基團(tuán)擴(kuò)散到襯底外表；〔5〕氣體分子也可能沒有經(jīng)過上述活化過程而直接擴(kuò)散到襯底附近；〔6〕氣體分子被直接排出系統(tǒng)之外；〔7〕到達(dá)襯底外表的各種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生各種沉積反響并釋放出反響產(chǎn)物。二、PECVD技術(shù)〔三〕PECVD裝置的典型結(jié)構(gòu)由于PECVD方法的主要應(yīng)用領(lǐng)域是一些絕緣介質(zhì)薄膜的低溫沉積，因而其等離子體的產(chǎn)生方法多采用射頻方法。射頻電場(chǎng)可采用兩種不同的耦合方式，即電感耦合和電容耦合。二、PECVD技術(shù)〔四〕PECVD技術(shù)的典型應(yīng)用2.鈍化作用：PECVD沉積氮化硅膜時(shí)，反響產(chǎn)生的氣體中含氫，因此沉積的薄膜中有較高的氫含量，氫會(huì)從氮化硅薄膜中釋放，擴(kuò)散到界面和硅中，最終與懸掛鍵結(jié)合，起到鈍化作用。PECVD沉積氮化硅薄膜會(huì)有一定程度的外表損傷，形成較多空位?？瘴荒茉鰪?qiáng)氫的擴(kuò)散，并形成空位對(duì)，使氫更容易與缺陷及晶界處的懸掛鍵結(jié)合，從而減小界面態(tài)密度和復(fù)合中心。

二、PECVD技術(shù)〔四〕PECVD技術(shù)的典型應(yīng)用由表中可以看出，氮化硅薄膜對(duì)電池短路電流的提高非常大，超過了50％。開路電壓和填充因子稍有提高。電池的效率增幅到達(dá)73.8％。這說明氮化硅薄膜的減反射和氫鈍化作用對(duì)多晶硅電池的效果非常明顯。

表

氮化硅薄膜對(duì)多晶硅電池性能的改善沉積情況短路電流/mA開路電壓/mV填充因子FF/%效率/%Before23.8953.3%566.13.1%0.550610