PDF《铝诱导非晶硅薄膜的场致低温快速晶化 及其结构表征 ！》

铝诱导非晶硅薄膜的场致低温快速晶化 及其结构表征! 陈一匡 林揆训! 罗志梁锐生 周甫方 (汕头大学物理系,汕头 # $%&

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年 月)日收到修改稿) 铝诱导非晶硅薄膜晶化可以降低退火温度、 缩短退火时间, 是制备多晶硅薄膜的一种重要方法* 在此基础上, 通过在退火过程中加入电场加速了界面处硅、 铝原子间的互扩散, 实现了非晶硅薄膜的快速低温晶化* 实验结果表 明, 外加电场, 退火温度为 )$$+, 退火时间为 %$,-.

时, 薄膜的晶化率大于 %$/;

退火温度为 ) $+ 退火时间为 &

$,-. 时, 薄膜已经呈现明显的晶化现象;

退火温度为 $$+退火时间为 # ,-. 时, 薄膜的

0 射线多晶峰强度与非晶 峰强度之比为未加电场的 &

―) 倍* 关键词:非晶硅薄膜,多晶硅薄膜,外加电场 ! ##:%)1$2,%3'

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$ ! 国家重点基础研究发展规划项目 (批准号: 4'

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$3) 资助的课题* ! 56,7-8: 098- #A 引言与非晶硅薄膜相比, 多晶硅薄膜具有较高的电 迁移率和稳定的光电性能而备受关注, 在薄膜晶体 管、 微电子集成电路 [#] 以及薄膜太阳能电池 ['

] 等方 面都有广泛应用*多晶硅薄膜的制备方法很多, 在相 关文献中已经有了详细的报道* 与其他制备方法相 比, 铝诱导非晶硅薄膜低温快速晶化是制备多晶硅 薄膜的有效方法 [&

― ] * 我们曾报道了在铝诱导下的 非晶硅薄膜在 $$+温度下退火 #$,-., 开始呈现晶 化现象, 当退火温度为 $+时, 大部分 (约占 3$/) 的非晶硅晶化为多晶硅, 退火温度为 %$$+时, 几乎 所有的非晶硅都转化为多晶硅 [%] * 对于多晶硅薄膜 的大规模制备, 降低退火温度和缩短退火时间是降 低成本的关键问题* B7.C [1] 在其文章中报道了镍诱 导非晶硅薄膜的场致快速晶化, 在电场 (3$D@,E # ) 作用下, 退火温度为 $$+时, 样品的退火时间由原 来的 '

F 缩短为 #$,-.* 但是, 对于制备成本更低的 铝诱导非晶硅薄膜的场致晶化还未见相关的报道* 本文报道了铝诱导非晶硅薄膜的场致低温快速 晶化*通过比较未加电场和外加电场两种情况下薄 膜结构、 形貌和晶化率等性质来分析和讨论电场对 非晶硅薄膜晶化的影响* 实验结果表明外加电场可 以更明显地降低退火温度, 缩短退火时间*退火温度 为)$$+时, 薄膜开始晶化, 退火温度为 ) $+时, 薄 膜呈现明显的晶化现象, 退火温度为 $$+时, 退火 # ,-., 薄膜的多晶硅特征峰强度与非晶峰强度之比 为未加电场的 &

―) 倍* '

A 非晶硅薄膜在电场作用下的晶化 实验 通过热蒸发法在玻璃衬底上沉积厚度为 $A3 ! , 的铝膜, 再用纯硅烷射频辉光放电以 #.,;

E # 的速率 覆盖上厚度为 #A'

! , 的非晶硅薄膜, 反应室中硅烷 气体的压强和流量分别为 $G7 和&

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H ,-., 射频 (#&

A %IJK) 放电的功率流通量为 #$$,LH @,'

, 衬底 温度为 '

$+ * 将所制备的样品置于管式加热炉的 石英管中, 以 $$,8 H ,-. 的速率通入氩保护气体, 分 别在 )$$+, ) $+, $$+和 $+的温度下退火, 退 火时间分别为 ,-., #$,-., # ,-., &

$,-. 和%$,-.* 在 整个退火过程中通过两个平行导电铜片给样品施加 一个 '

$DH @, 的电场, 电场方向与薄膜表面垂直* 达第 &