论文部分内容阅读
传统的硅薄膜材料因其优良的性能，已经获得了广泛的应用。究其原因，一则硅工艺是目前为止最为成熟的半导体工艺，是信息化的基础，硅薄膜在太阳能电池、薄膜晶体管、薄膜传感器以及显示器件等与人类的生产和生活息息相关的各个方面的成功应用，彰显了硅薄膜研究的巨大潜力；更为重要的是，硅在地壳中储量丰富，成本低廉，自然也降低了硅薄膜新的开发与研究的相关成本。因此，通过对硅薄膜的研究，满足社会对硅薄膜材料及其器件的需求，对于缓解能源危机、协助治理环境污染将具有重要而深远的意义。
硅薄膜的生长和结构分析是硅薄膜应用的基础，在本论文中，我们介绍了微晶硅薄膜和柱状晶硅薄膜的生长和微结构的分析，开展了大量的工作，获得的主要成果有：
1.Ta缓冲层上生长微晶硅薄膜的结晶性及结构分析采用直流和射频磁控溅射技术，首次利用金属Ta作为缓冲层，在玻璃衬底上生长了沿Si(311)单面生长的一系列微晶硅薄膜。用Raman、X射线衍射和红外吸收三种检测手段，分别探讨了溅射功率、退火时间和退火温度三因素对薄膜的结晶性和微结构的影响并进行分析，获得了相应限制条件下的最佳溅射功率、退火时间和退火温度，解释了Ta缓冲层在此过程中的作用。
2.Ge缓冲层上生长柱状晶硅薄膜的机理及结构分析采用直流和射频磁控溅射技术制备Ge缓冲层上的硅薄膜，实验用正交设计方法设计，并对生长的硅薄膜进行退火，首次制备了沿Si(220)单面生长的柱状晶硅薄膜。用Raman、X射线衍射、红外吸收和AFM等检测手段，分别就影响晶化率的因素进行了讨论，着重就柱状晶的形成机制和薄膜的光致发光进行了深入探索，分别从Ge的缓冲与诱导、成核以及应力调制作用等几个方面解释了柱状晶的形成过程，用“量子限制-发光中心”模型(QCLC)尝试解释了相应的光致发光谱。