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目前,微晶硅薄膜太阳能电池在各个领域得到广泛的应用。研究低成本沉积微晶硅薄膜具有重要意义。因此,我们采用氩气稀释硅烷作为反应气体,利用感应耦合等离子体在廉价衬底上大面积均匀沉积微晶硅薄膜及进行机理分析,并且研究了氩气和硅烷等离子体放电行为。
第一部分ICP装置分析以及光发射谱诊断原子谱线和离了谱线特性分析表明,在鞘层附近区域感应耦合等离子体具有较高的离子密度和较低的电子温度。低激发电位原子谱线强度增加迅速,高激发电位原子谱线强度增加缓慢,而离子谱线强度增加很不明显。谱线强度随基底正偏压的增加而增大。随着基底负偏压的加入,谱线强度先减小而后增大；直流偏压为-30V时,光谱强度最弱。
第二部分 CFDRC软件模拟ICP反应室及其实验验证采用计算流体动力学商业软件CFDRC发展一个简单的模型模拟感应耦合等离子体装置。从这个模型中我们得到了氩离子和激发态氩原子分布。利用光发射谱技术和朗缪尔探针分析了氩等离子体特性并验证了仿真模型。结果显示:模拟结果基本合理并且和光谱以及探针测量类似如激发态氩原子分布和涡流影响；由于模型存在简化,计算和测量的氩离子分布产生一些不同。
第三部分微晶硅薄膜大面积沉积及其机理在玻璃,不锈钢和晶硅衬底上沉积了微晶硅薄膜,采用OES谱实时监测了沉积过程,衬底附近区域反应前驱物主要是由SiH*,Hβ*,Hα*,Ar*,Ar+组成。采用X射线衍射和拉曼分析薄膜特性得出:衬底能显著地影响晶向并且微晶硅薄膜由小晶粒组成,晶化率大约为22％～26％左右。不锈钢衬底上薄膜呈现多个晶向,晶硅衬底上晶向单一并具有〈111〉特性。台阶仪和AFN测试不同衬底上微晶硅衬底和薄膜不同位置的粗糙度和厚度表明,不同衬底上微晶硅薄膜具有不同的厚度梯度和表面粗糙度,衬底粗糙度是影响薄膜表面形貌和特性的一个重要因素。从大面积测试角度分析,台阶仪具有更可信的大面积测试效果。