非晶硅a-Si PIN的制备及其性能研究

为了提高X-ray非晶硅PIN探测器的光电转换效率,本文研究了本征a-Si(非晶硅)的工艺参数对非晶硅PIN探测器光电转换效率的影响。本研究结果表明:本征a-Si最优的H2:SiH4流量比为12:1,Si-H键归一化(2000)值可达到3.3,所制备的本征a-Si单层膜可满足非晶硅PIN探测器性能设计的要求,在此条件下制备的非晶硅PIN光电流可达到1.39×10-5A,转换效率为67%,可满足X-ray非晶硅PIN平板探测器在在工业、航空及医疗等领域的应用。

基于非晶硅电子射野影像装置的剂量响应研究

目的:临床条件下研究探讨非晶硅电子射野影像装置(a-Si EPID)的剂量响应特性。方法 :本实验在Elekta Precise直线加速器上X射线能量分别为6 MV和10 MV,采用PTW电离室、等效固体水和不同厚度铜板条件下实施测量。首先,通过EPID信号和模体中电离室的测量比较,确定出EPID剂量响应的建成厚度。其次,临床条件下利用模体的不同厚度测量分析有关剂量、每脉冲剂量和脉冲重复频率(PRF)函数的EPID信号响应情况。结果:在不增加建成材料、10 cm～60cm空气间隙条件下EPID显示了最大11.6%的过响应信号变化。临床上额外将3 mm铜建成区置于EPID上方,空气间隙大于40 cm条件下EPID响应变化将会降至1%以内。在测量范围内随MU数、PRF和每脉冲剂量变化的EPID信号响应是非线性的,最大信号变化接近于3%。因假峰和图像滞后效应等影响,短时间照射EPID会明显地产生出低剂量响应。结论:采用合适的建成层和实施对每脉冲剂量、PRF等校正,非晶硅EPID剂量响应变化可控制在1%以内,从而建立起较为理想的剂量响应曲线。

用模拟退火算法研究非晶硅薄膜的光学性质

在玻璃衬底上采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)法制备了非晶硅薄膜(A-Si:H)。用紫外-可见-近红外分光光度计测出了其透射光谱。采用模拟退火算法研究了透射光谱,得出了薄膜的厚度、折射率和吸收系数随波长变化的关系式、光学带隙等光学常数,并对该方法的优缺点进行了讨论。

基于陷落电荷效应的非晶硅TFT的开态电流模型

对非晶硅薄膜晶体管,提出基于陷落电荷和自由电荷分析的新方法。考虑到带隙中指数分布的深能态和带尾态,给出了基于阈值电压的开启区电流模型。定义阈值电压为栅氧/半导体界面处陷落于深能级陷阱态的电荷与陷落于带尾态的电荷相等时所对应的栅压。电流模型中,引入一陷落电荷参数β,此参数建立了电子的带迁移率与有效迁移率之间的关系。最后,将电流模型同时与Pao-Sah模型和实验数据进行比较和验证,结果表现出很好的一致性。

a-Si FPD在闪光X光照相中的应用可行性实验研究

非晶硅平板探测器(a-Si Flat Panel Detector)已在无损检测、医疗领域的连续式X光照相中得到了广泛应用,但在脉冲式(ns量级)闪光X光照相中的应用可行性及成像性能却未见报导。本文利用Varian公司生产的PaxScan 2520 HE型非晶硅平板探测器为接收系统,在450keV脉冲X光机上开展了闪光照相实验,考察了该探测器的应用可行性,测量了其探测灵敏度、像质计灵敏度、线扩散函数(LSF)及调制传递函数(MTF)。实验结果表明该探测器可应用于闪光X光照相,且探测灵敏度较高,空间分辨率较好,是一种有前景的闪光X光照相图像接收系统。

关于非晶硅的基本物理参数表

共列未掺杂GDα-Si基本物理参数63个,它包含结构、力学、声学、热学、相交、电学、磁学、光学、能带及电子态、动力学、磷、硼杂质带及掺杂极限等11个方面。这些参数中约有1/3需经补充说明后其意义才会确切。本文只简要地说明其中争议较大的10个。

飞秒激光刻蚀增强非晶硅薄膜太阳电池性能的研究

通过恒速移动线偏振飞秒激光焦点对非晶硅(a-Si)pin型薄膜太阳电池n型硅膜表面进行绒化刻蚀处理,形成不同周期间隔"凹槽"状结构。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对刻蚀后薄膜表面形貌进行了表征,证实了刻蚀区域表面能够诱导晶态多孔微结构形成。比较了飞秒激光刻蚀前后a-Si太阳电池的光电转换效率(η)、开路电压、短路电流密度和填充因子。结果表明,当飞秒激光脉冲能量为0.75 J/cm^2、刻蚀周期间隔为15μm时,太阳电池光电转换效率达到14.9%,是未经过激光刻蚀处理电池光电转换效率的1.87倍。同时,反射吸收谱表明,电池表面多孔"光俘获"微结构的形成对其光电转换效率的提高起到了关键作用。

Al诱导a-Si:H薄膜的晶化

采用等离子体化学气相沉积方法在镀Al玻璃及单晶Si衬底上制备了氢化非晶硅 (a Si:H)薄膜 ,研究了样品在不同的热处理过程中Al对其晶化过程的影响。X射线衍射测量发现 ,由于Al的存在使a Si:H的晶化温度大幅度降低 ,并得到了有强烈 (111)结晶取向的多晶Si薄膜。X射线光电子能谱分析表明 ,热处理过程中Al向Si薄膜表面的扩散降低了Si的成核温度。

μc-Si:H/a-Si:H多层膜的制备及性质

我们通过切换耦合电极的方法制备了μc-si:H/a-Si:H多层膜.这种多层膜的电导率呈各向异性,暗电导温度关系曲线可近似地看成由两条直线组成.随着 μc-Si:H亚层厚度的减小,喇曼谱中晶态峰降低,暗电导温度曲线的弯折点移向高温段.我们用纯电阻模型和单量子阱模型进行了讨论.

a-Si/c-Si异质结结构太阳能电池设计分析

通过应用 Scharfetter- Gum mel解法数值求解 Poisson方程 ,对热平衡态 a- Si/ c- Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析 ,着重阐述在 a- Si/ c- Si异质结太阳能电池中嵌入 i( a- Si:H)缓冲薄层的作用 ,指出采用嵌入 i( a- Si:H )缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集 ,从而提高 a- Si/ c- Si异质结太阳能电池的性能 ,同时还讨论 p+ ( a- Si:H)薄膜厚度和 p型掺杂浓度对光生载流子传输与收集的影响 ,而高强度光照射下模拟计算表明 ,a- Si/ c-

a-Si:H薄膜的表面光电压谱和光电化学特性研究

采用表面光电压谱和光电化学方法 ,对不同掺杂类型的氢化非晶硅 (a- Si:H)薄膜的光伏响应和光电化学特性进行了研究 ,测定了 a- Si:H薄膜的能带结构 ,为 a-

a-Si∶H薄膜的再结晶技术发展概述

论述了非晶硅薄膜的主要再结晶技术,包括传统的炉子退火、金属诱导晶化、微波诱导晶化、快速热退火和激光晶化。着重指出了各种晶化技术已取得的研究成果、优缺点、有待进一步研究的内容及其在多晶硅薄膜太阳电池工业生产中的应用前景。

M/a-Si : H/SnO_2 结构双势垒的验证

给出了Ｍ／ａ－Ｓｉ∶Ｈ／ＳｎＯ２结构的平衡态能带图，用光电压法和Ｃ－Ｖ特性法对该结构的双势垒进行了实验验证。给出了背结的接触电势差，同时发现这种结构用作光电器件时小势垒的影响可以忽略。其中Ｃ－Ｖ特性及其判别法尚未见报导。

用于汽车控制系统的a-Si:H薄膜温度传感器

本文介绍了一种成本低廉、灵敏度高的新型氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜温度传感器的工作原理、样品结构和制备方法。同时还报导了作者对这种传感器研制的初步结果。

基于沉积温度优化和后退火工艺改善a-Si∶H/c-Si界面钝化质量的研究

a-Si∶H薄膜作为钝化层,在提高硅异质结太阳能电池效率方面发挥关键作用,工业化生产中通常采用PECVD法制备制备a-Si∶H薄膜。在本文中,首先对关键工艺参数如沉积温度进行了优化,并在160℃下获得了最佳的钝化效果。接着,通过傅里叶变换红外光谱法对a-Si∶H薄膜的微结构进行表征,以探索其钝化机理:低温下制备的a-Si∶H薄膜氢浓度高并有微空洞,从而影响钝化效果;高温下制备的a-Si∶H薄膜消除了微空洞而明显改善钝化质量。但是,过高的沉积温度又会导致a-Si∶H薄膜中微空位的产生从而影响钝化效果。此外,对比了两种典型后退火工艺对钝化效果的影响:一种是基于200℃退火10min,一种是基于450℃退火30s,并对相关钝化机理进行了研究。结果表明,第二种退火方式明显改善样品的钝化效果,主要原因是该退火消除了低温沉积样品中的微空洞和高温沉积样品中的微空位。最后,通过透射电镜研究了退火后的a-Si∶H/c-Si界面微结构,并未观察到影响钝化效果的外延生长。

热催化PCVD法高速沉积a-Si:H膜

非晶硅薄膜的高速沉积是非晶硅太阳电池低成本,大规模生产和推广应用的关键技术之一.我们采用预热反应气体.在小的射频功率流密度条件下.用热催化等离子体化学气相沉积方法.获得了沉积速率为20×10^(-10)m/s光敏性达10~5的优质非晶硅薄膜.

NIP型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备非晶硅(a-Si)NIP太阳能电池,其中电池的窗口层采用P型晶化硅薄膜,电池结构为Al/glass/SnO2/N(a-SiH)/I(a-SiH)/P(cryst-SiH)/ITO/Al。为了使P型晶化硅薄膜能够在a-Si表面成功生长,电池制备过程中采用了H等离子体处理a-Si表面的方法。通过调节电池P层和N层厚度和H等离子体处理a-Si表面的时间,优化了太阳能电池的制备工艺。结果表明,使用H等离子体处理a-Si表面5min,可以在a-Si表面获得高电导率的P型晶化硅薄膜,并且这种结构可以应用到电池上;当P型晶化硅层沉积时间12.5min,N层沉积12min,此种结构电池特性最好,效率达6.40%。通过调整P型晶化硅薄膜的结构特征,将能进一步改善电池的性能。

激光波长对非晶硅薄膜晶化效果的影响

为研究波长对连续激光晶化非晶硅(a-Si)薄膜过程的影响,利用连续Ar+-Kr+激光对a-Si薄膜晶化,在5ms固定照射时间下,改变激光波长,采用拉曼光谱测试技术和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究在不同激光功率密度下薄膜晶化后的特性。结果表明,a-Si薄膜的晶化阈值随着波长的增大而增大,当波长为458nm时薄膜晶化阈值为13.2kW/cm2,波长为647nm时,晶化阈值为19.2kW/cm2;在激光功率密度范围为0~27.1kW/cm2内,薄膜的最大晶化率受波长的影响相对较小,但总体也随着波长的增大而呈增大趋势,当波长为647nm时,在激光功率密度26.5kW/cm2处,晶化率达到最大值75.85%。

低温高速率沉积非晶硅薄膜及太阳电池

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,保持沉积温度在125℃制备非晶硅薄膜材料及太阳电池。在85 Pa的低压下以及400～667 Pa的高压下,改变Si H4浓度和辉光功率等沉积参数,对本征a-Si材料的性能进行优化。结果表明,在高压下,合适的Si H4浓度和压力功率比可以使a-Si材料的光电特性得到优化,并且薄膜的沉积速率得到一定程度的提高。采用低压低速和高压高速的沉积条件,在125℃的低温条件下制备出效率为6.7%的单结a-Si电池,高压下本征层a-Si材料的沉积速率由0.06～0.08 nm/s提高到0.17～0.19 nm/s。