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椭圆偏振光谱实时在线监测与离线分析微晶硅薄膜的生长

李新利 谷锦华 高海波 陈永生 郜小勇 杨仕娥 卢景霄 李瑞 焦岳超

椭圆偏振光谱实时在线监测与离线分析微晶硅薄膜的生长

李新利, 谷锦华, 高海波, 陈永生, 郜小勇, 杨仕娥, 卢景霄, 李瑞, 焦岳超
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  • 采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术高速沉积了有无籽晶层两个系列微晶硅薄膜,通过椭圆偏振光谱、拉曼光谱和XRD对薄膜进行了分析,发现采用籽晶层后,在薄膜沉积初期有促进晶化的作用;由于籽晶层减少了薄膜的诱导成核时间,提高了薄膜的沉积速率,对比了实时在线和离线椭圆偏振光谱两种测量状态对分析微晶硅薄膜的影响,研究发现,当薄膜较薄时,实时在线测量得到的薄膜厚度小于离线下的数值;当薄膜较厚时,两种测量条件下得到的薄膜厚度差异较小;实时在线条件下得到的表面粗糙度要大于离线条件下得到的数值,这是由于薄膜暴露在大气中后表面有硅氧化物生成,对表面有平滑作用.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2006CB202601, 2011CB201606)和国家自然科学基金(批准号: 51007082)资助的课题.
    [1]

    Zhu X H, Chen G H, Liu G H, Ding Y, He B, Zhang W L, Ma Z J, Gao Z H, Li Z H 2006 Journal of Synthetic Crystals 35 1203(in Chinese)[朱秀红, 陈光华, 刘国汉, 丁毅, 何斌, 张文理, 马占洁, 郜志华, 李志华 2006 人工晶体学报 35 1203]

    [2]

    Yuan Y J, Hou G F, Zhang J M, Xue J J, Cao L R, Zhao Y, Geng X H 2009 Scientia Sinica Technologica 39 1058(in Chinese)[袁育杰, 侯国付, 张建军, 薛俊明, 曹丽冉, 赵颖, 耿新华 2009 中国科学E辑: 技术科学 39 1058]

    [3]

    Han X Y, Hou G F, Wei C C, Zhang X D, Dai Z H, Li G J, Sun J, Chen X L, Zhang D K, Xue J M, Zhao Y, Geng X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 4254(in Chinese)[韩晓艳, 侯国付, 魏长春, 张晓丹, 戴志华, 李贵君, 孙建, 陈新亮, 张德坤, 薛俊明, 赵颖, 耿新华 2009 物理学报 58 4254]

    [4]

    Zhang X D, Zhang H, Yue Q, Wei C C, Sun J, Hou G F, Xiong S Z, Geng X H, Zhao Y 2010 Phys. Status Solidi C 7 541

    [5]

    Chen Y S, Xu Y H , Gu J H, Lu J X, Yang S E, Gao X Y 2010 Chin. Phys. B 19 087206

    [6]

    Chen Y S, Yang S E, Wang J H, Lu J X, Gao X Y, Gu J H 2010 Chin. Phys. B 19 057205

    [7]

    Chen Y S, Wang J H, Lu J X, Zheng W, Gu J H, Yang S E, Gao X Y, Guo X J, Zhao S L, Gao Z 2008 Chin. Phys. B 17 3464

    [8]

    Li T W, Liu F C, Zhu M F 2011 Acta Phys. Sin. 60 018103(in Chinese)[李天微, 刘丰珍, 朱美芳 2011 物理学报 60 018103]

    [9]

    Zhang J T, Li Y, Luo Z Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 186(in Chinese)[张继涛, 李岩, 罗志勇 2010 物理学报 59 186]

    [10]

    Gao X Y, Feng H L, Ma J M, Zhang Z Y 2010 Chin. Phys. B 19 090701

    [11]

    Kumar S, Pandya D K, Chopra K L 1988 J. Appl. Phys. 63 1497

    [12]

    Gu J H, Ding Y L, Yang S E, Gao X Y, Chen Y S, Lu J X 2009 Acta Phys. Sin. 58 4123(in Chinese)[谷锦华, 丁艳丽, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄 2009 物理学报 58 4123]

    [13]

    Ding Y L, Zhu Z L, Gu J H, Shi X W, Yang S E, Gao X Y, Chen Y S, Lu J X 2010 Acta Phys. Sin. 59 1190(in Chinese)[丁艳丽, 朱志立, 谷锦华, 史新伟, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄 2010 物理学报 59 1190]

    [14]

    Collins R W, Ferlauto A S, Ferreira G M, Chen C, Koh J, Koval R J, Lee Y, Pearce J M, Wronski C R 2003 Solar Energy Materials and Solar Cells 78 143

    [15]

    Collins R W, Koh J, Ferlauto A S, Rovira P I, Lee Y, Koval R J, Wronski C R 2000 Thin Solid Films 364 129

    [16]

    Liu X M, Li B C, Gao W D, Han Y L 2010 Acta Phys. Sin. 59 1632(in Chinese)[刘显明, 李斌成, 高卫东, 韩艳玲 2010 物理学报 59 1632]

    [17]

    Li S B, Wu Z M, Yuan K, Liao N M, Li W, Jiang Y D 2008 Acta Phys. Sin. 57 3126(in Chinese)[李世彬, 吴志明, 袁凯, 廖乃镘, 李伟, 蒋亚东 2008 物理学报 57 3126]

    [18]

    Kang T D, Lee H, Park S J, Jang J, Lee S 2002 J. Appl. Phys. 92 2467

    [19]

    Li X L, Lu J X, Wang Z Y, Gu J H, Li R, Yang S E 2010 Journal of the Chinese Ceramic Society 38 1905(in Chinese)[李新利, 卢景霄, 王志永, 谷锦华, 李瑞, 杨仕娥 2010 硅酸盐学报 38 1905]

    [20]

    Hou G F, Xue J M, Guo Q C, Sun J, Zhao Y, Geng X H, Li Y G 2007 Chin. Phys. 16 553

    [21]

    He Y L, Chen G H, Zhang F Q 1989 Amorphous Semicorductor Physics(Beijing: Higher Education Express)pp312–313(in Chinese)[何宇亮, 陈光华, 张仿清 1989 非晶态半导体物理学 北京: 高等教育出版社 第312–313页]

    [22]

    Song J, Guo Y Q, Wang X, Ding H L, Huang R 2010 Acta Phys. Sin. 59 7378(in Chinese)[宋捷, 郭艳青, 王祥, 丁宏林, 黄锐 2010 物理学报 59 7378]

    [23]

    Chen Y S, Yang S E, Wang J H, Lu J X, Gao X Y, Gu J H, Zheng W, Zhao S L 2008 Chin. Phys. B 17 1394

    [24]

    Chung Y B, Lee D K, Lim J S, Hwang N M 2011 Solar Energy Materials and Solar Cells 95 211

    [25]

    Losurdo, Giangregorio M M, Sacchetti A, Capezzuto P, Bruno G, Càrabe J, Gandia J J, Urbina L 2006 Journal of Non-Crystalline Solids 352 906

    [26]

    Lee H C, Kim H B, Yrom G Y, Park I H, Kim Y W 2008 Surface & Coatings Technology 203 799

    [27]

    Fang M, Drevillon B 1992 Jap. J. Appl. Phys. 71 5445

    [28]

    Kang T D, Lee H, Park S J, Jang J, Lee S 2002 J. Appl. Phys. 92 2467

    [29]

    Jia H J, Shirai H 2006 Thin Solid Films 506-507 27

    [30]

    Hadjadj A, Pham N, Roca I Cabarrocas P, Jbara O, Djellouli G 2010 J. Appl. Phys. 107 083509

    [31]

    Kumar S, Drevillon B, Godet C 1986 J. Appl. Phys. 60 1542

    [32]

    Toyama T, Yoshida W, Sobajima Y, Okamoto H 2008 J. Non- Cryst. Solids 354 2204

  • [1]

    Zhu X H, Chen G H, Liu G H, Ding Y, He B, Zhang W L, Ma Z J, Gao Z H, Li Z H 2006 Journal of Synthetic Crystals 35 1203(in Chinese)[朱秀红, 陈光华, 刘国汉, 丁毅, 何斌, 张文理, 马占洁, 郜志华, 李志华 2006 人工晶体学报 35 1203]

    [2]

    Yuan Y J, Hou G F, Zhang J M, Xue J J, Cao L R, Zhao Y, Geng X H 2009 Scientia Sinica Technologica 39 1058(in Chinese)[袁育杰, 侯国付, 张建军, 薛俊明, 曹丽冉, 赵颖, 耿新华 2009 中国科学E辑: 技术科学 39 1058]

    [3]

    Han X Y, Hou G F, Wei C C, Zhang X D, Dai Z H, Li G J, Sun J, Chen X L, Zhang D K, Xue J M, Zhao Y, Geng X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 4254(in Chinese)[韩晓艳, 侯国付, 魏长春, 张晓丹, 戴志华, 李贵君, 孙建, 陈新亮, 张德坤, 薛俊明, 赵颖, 耿新华 2009 物理学报 58 4254]

    [4]

    Zhang X D, Zhang H, Yue Q, Wei C C, Sun J, Hou G F, Xiong S Z, Geng X H, Zhao Y 2010 Phys. Status Solidi C 7 541

    [5]

    Chen Y S, Xu Y H , Gu J H, Lu J X, Yang S E, Gao X Y 2010 Chin. Phys. B 19 087206

    [6]

    Chen Y S, Yang S E, Wang J H, Lu J X, Gao X Y, Gu J H 2010 Chin. Phys. B 19 057205

    [7]

    Chen Y S, Wang J H, Lu J X, Zheng W, Gu J H, Yang S E, Gao X Y, Guo X J, Zhao S L, Gao Z 2008 Chin. Phys. B 17 3464

    [8]

    Li T W, Liu F C, Zhu M F 2011 Acta Phys. Sin. 60 018103(in Chinese)[李天微, 刘丰珍, 朱美芳 2011 物理学报 60 018103]

    [9]

    Zhang J T, Li Y, Luo Z Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 186(in Chinese)[张继涛, 李岩, 罗志勇 2010 物理学报 59 186]

    [10]

    Gao X Y, Feng H L, Ma J M, Zhang Z Y 2010 Chin. Phys. B 19 090701

    [11]

    Kumar S, Pandya D K, Chopra K L 1988 J. Appl. Phys. 63 1497

    [12]

    Gu J H, Ding Y L, Yang S E, Gao X Y, Chen Y S, Lu J X 2009 Acta Phys. Sin. 58 4123(in Chinese)[谷锦华, 丁艳丽, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄 2009 物理学报 58 4123]

    [13]

    Ding Y L, Zhu Z L, Gu J H, Shi X W, Yang S E, Gao X Y, Chen Y S, Lu J X 2010 Acta Phys. Sin. 59 1190(in Chinese)[丁艳丽, 朱志立, 谷锦华, 史新伟, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄 2010 物理学报 59 1190]

    [14]

    Collins R W, Ferlauto A S, Ferreira G M, Chen C, Koh J, Koval R J, Lee Y, Pearce J M, Wronski C R 2003 Solar Energy Materials and Solar Cells 78 143

    [15]

    Collins R W, Koh J, Ferlauto A S, Rovira P I, Lee Y, Koval R J, Wronski C R 2000 Thin Solid Films 364 129

    [16]

    Liu X M, Li B C, Gao W D, Han Y L 2010 Acta Phys. Sin. 59 1632(in Chinese)[刘显明, 李斌成, 高卫东, 韩艳玲 2010 物理学报 59 1632]

    [17]

    Li S B, Wu Z M, Yuan K, Liao N M, Li W, Jiang Y D 2008 Acta Phys. Sin. 57 3126(in Chinese)[李世彬, 吴志明, 袁凯, 廖乃镘, 李伟, 蒋亚东 2008 物理学报 57 3126]

    [18]

    Kang T D, Lee H, Park S J, Jang J, Lee S 2002 J. Appl. Phys. 92 2467

    [19]

    Li X L, Lu J X, Wang Z Y, Gu J H, Li R, Yang S E 2010 Journal of the Chinese Ceramic Society 38 1905(in Chinese)[李新利, 卢景霄, 王志永, 谷锦华, 李瑞, 杨仕娥 2010 硅酸盐学报 38 1905]

    [20]

    Hou G F, Xue J M, Guo Q C, Sun J, Zhao Y, Geng X H, Li Y G 2007 Chin. Phys. 16 553

    [21]

    He Y L, Chen G H, Zhang F Q 1989 Amorphous Semicorductor Physics(Beijing: Higher Education Express)pp312–313(in Chinese)[何宇亮, 陈光华, 张仿清 1989 非晶态半导体物理学 北京: 高等教育出版社 第312–313页]

    [22]

    Song J, Guo Y Q, Wang X, Ding H L, Huang R 2010 Acta Phys. Sin. 59 7378(in Chinese)[宋捷, 郭艳青, 王祥, 丁宏林, 黄锐 2010 物理学报 59 7378]

    [23]

    Chen Y S, Yang S E, Wang J H, Lu J X, Gao X Y, Gu J H, Zheng W, Zhao S L 2008 Chin. Phys. B 17 1394

    [24]

    Chung Y B, Lee D K, Lim J S, Hwang N M 2011 Solar Energy Materials and Solar Cells 95 211

    [25]

    Losurdo, Giangregorio M M, Sacchetti A, Capezzuto P, Bruno G, Càrabe J, Gandia J J, Urbina L 2006 Journal of Non-Crystalline Solids 352 906

    [26]

    Lee H C, Kim H B, Yrom G Y, Park I H, Kim Y W 2008 Surface & Coatings Technology 203 799

    [27]

    Fang M, Drevillon B 1992 Jap. J. Appl. Phys. 71 5445

    [28]

    Kang T D, Lee H, Park S J, Jang J, Lee S 2002 J. Appl. Phys. 92 2467

    [29]

    Jia H J, Shirai H 2006 Thin Solid Films 506-507 27

    [30]

    Hadjadj A, Pham N, Roca I Cabarrocas P, Jbara O, Djellouli G 2010 J. Appl. Phys. 107 083509

    [31]

    Kumar S, Drevillon B, Godet C 1986 J. Appl. Phys. 60 1542

    [32]

    Toyama T, Yoshida W, Sobajima Y, Okamoto H 2008 J. Non- Cryst. Solids 354 2204

  • [1] 高海波, 李瑞, 卢景霄, 王果, 李新利, 焦岳超. 分步法高速沉积微晶硅薄膜. 物理学报, 2012, 61(1): 018101. doi: 10.7498/aps.61.018101
    [2] 韩晓艳, 侯国付, 魏长春, 张晓丹, 戴志华, 李贵君, 孙建, 陈新亮, 张德坤, 薛俊明, 赵颖, 耿新华. 高速沉积本征微晶硅的优化及其在太阳电池中的应用. 物理学报, 2009, 58(6): 4254-4259. doi: 10.7498/aps.58.4254
    [3] 郭学军, 卢景霄, 陈永生, 张庆丰, 文书堂, 郑 文, 申陈海, 陈庆东. 甚高频高速沉积微晶硅薄膜的研究. 物理学报, 2008, 57(9): 6002-6006. doi: 10.7498/aps.57.6002
    [4] 韩晓艳, 耿新华, 侯国付, 张晓丹, 李贵君, 袁育杰, 魏长春, 孙建, 张德坤, 赵颖. 高速沉积微晶硅薄膜光发射谱的研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1344-1347. doi: 10.7498/aps.58.1344
    [5] 谷锦华, 丁艳丽, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄. 椭圆偏振技术研究VHF-PECVD高速沉积微晶硅薄膜的异常标度行为. 物理学报, 2009, 58(6): 4123-4127. doi: 10.7498/aps.58.4123
    [6] 郭群超, 耿新华, 孙 建, 魏长春, 韩晓艳, 张晓丹, 赵 颖. 气体滞留时间对高速沉积的微晶硅薄膜性能的影响分析. 物理学报, 2007, 56(5): 2790-2795. doi: 10.7498/aps.56.2790
    [7] 方家, 李双亮, 许盛之, 魏长春, 赵颖, 张晓丹. 高速微晶硅薄膜沉积过程中的等离子体稳态研究. 物理学报, 2013, 62(16): 168103. doi: 10.7498/aps.62.168103
    [8] 丁艳丽, 朱志立, 谷锦华, 史新伟, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄. 沉积速率对甚高频等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅薄膜生长标度行为的影响. 物理学报, 2010, 59(2): 1190-1195. doi: 10.7498/aps.59.1190
    [9] 李国华, 丁 琨, 谷锦华, 周玉琴, 朱美芳, 周炳卿, 刘丰珍, 刘金龙, 张群芳. 低温制备微晶硅薄膜生长机制的研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1890-1894. doi: 10.7498/aps.54.1890
    [10] 李国华, 丁 琨, 董宝中, 刘丰珍, 朱美芳, 谷锦华, 周玉琴, 刘金龙, 周炳卿. 利用x射线小角散射技术研究微晶硅薄膜的微结构. 物理学报, 2005, 54(5): 2172-2175. doi: 10.7498/aps.54.2172
    [11] 周炳卿, 吴忠华, 陈 兴, 刘丰珍, 朱美芳, 周玉琴. 微晶硅薄膜的表面粗糙度及其生长机制的X射线掠角反射研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2422-2427. doi: 10.7498/aps.56.2422
    [12] 张晓丹, 赵 颖, 高艳涛, 朱 锋, 魏长春, 孙 建, 耿新华, 熊绍珍. 微晶硅薄膜的制备及结构和稳定性研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3910-3914. doi: 10.7498/aps.54.3910
    [13] 袁育杰, 侯国付, 薛俊明, 韩晓艳, 刘云周, 杨兴云, 刘丽杰, 董 培, 赵 颖, 耿新华. 微晶硅n-i-p太阳电池中n型掺杂层对本征层结构特性的影响. 物理学报, 2008, 57(6): 3892-3897. doi: 10.7498/aps.57.3892
    [14] 申陈海, 卢景霄, 陈永生. 微晶硅薄膜高速沉积及电学性质的研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7288-7293. doi: 10.7498/aps.58.7288
    [15] 吴晨阳, 谷锦华, 冯亚阳, 薛源, 卢景霄. 椭圆偏振光谱表征单晶硅衬底上生长的非晶硅和外延硅薄膜. 物理学报, 2012, 61(15): 157803. doi: 10.7498/aps.61.157803
    [16] 莫党, 叶贤京. 离子注入硅的椭圆偏振光谱和光性. 物理学报, 1981, 30(10): 1287-1294. doi: 10.7498/aps.30.1287
    [17] 江任荣, 项颂光, 王浩文, 徐泽鸿, 莫党. As+注入硅的紫外-可见椭圆偏振光谱. 物理学报, 1987, 36(7): 1064-1069. doi: 10.7498/aps.36.1064
    [18] 江任荣;项颂光;王浩文;徐泽鸿;莫党. ;As+注入硅的紫外-可见椭圆偏振光谱. 物理学报, 1987, 36(8): 1064-1069. doi: 10.7498/aps.36.1064
    [19] 陈仁刚, 邓金祥, 陈亮, 孔乐, 崔敏, 高学飞, 庞天奇, 苗一鸣. 射频磁控溅射制备氮化锌薄膜的椭圆偏振光谱研究. 物理学报, 2014, 63(13): 137701. doi: 10.7498/aps.63.137701
    [20] 沈沪江, 王林军, 方志军, 张明龙, 杨 莹, 汪 琳, 夏义本. 金刚石薄膜的红外椭圆偏振光谱研究. 物理学报, 2004, 53(6): 2009-2013. doi: 10.7498/aps.53.2009
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-13
  • 修回日期:  2011-05-30
  • 刊出日期:  2012-03-15

椭圆偏振光谱实时在线监测与离线分析微晶硅薄膜的生长

  • 1. 郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室, 郑州 450052;
  • 2. 河南工业大学, 郑州 450051
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2006CB202601, 2011CB201606)和国家自然科学基金(批准号: 51007082)资助的课题.

摘要: 采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术高速沉积了有无籽晶层两个系列微晶硅薄膜,通过椭圆偏振光谱、拉曼光谱和XRD对薄膜进行了分析,发现采用籽晶层后,在薄膜沉积初期有促进晶化的作用;由于籽晶层减少了薄膜的诱导成核时间,提高了薄膜的沉积速率,对比了实时在线和离线椭圆偏振光谱两种测量状态对分析微晶硅薄膜的影响,研究发现,当薄膜较薄时,实时在线测量得到的薄膜厚度小于离线下的数值;当薄膜较厚时,两种测量条件下得到的薄膜厚度差异较小;实时在线条件下得到的表面粗糙度要大于离线条件下得到的数值,这是由于薄膜暴露在大气中后表面有硅氧化物生成,对表面有平滑作用.

English Abstract

参考文献 (32)

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