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oe1(光电查) - 科学论文

7 条数据
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  • 硅光子学中的热丝化学气相沉积：一个新兴的工业应用机遇

    摘要： 本工作在低于350°C温度下通过热丝化学气相沉积（HWCVD）制备的氮化硅（SiN）层上，制造并表征了多种硅光子器件，包括直波导、多模干涉器件和马赫-曾德尔干涉仪。这些氮化硅层的氢浓度为13.1%，低于相同沉积温度下等离子体增强化学气相沉积的氢浓度。实测采用HWCVD制备的直氮化硅波导在1550nm和1310nm波长处的最低光学传播损耗分别为6.1dB/cm和5.7dB/cm。我们证实HWCVD制备的氮化硅是硅光子器件制造的有效材料。

    关键词： 多模干涉仪、硅光子波导、硅光子学、热丝化学气相沉积、氮化硅、马赫-曾德尔干涉仪

    更新于2025-11-21 11:20:42

  • 采用硅烷和甲烷作为前驱体，在热丝化学气相沉积技术中腔室压力对硅薄膜结晶度和成分的影响

    摘要： 热丝化学气相沉积是一种多功能技术，与等离子体增强化学气相沉积（1-2 ?/秒）相比，它能以更高的沉积速率（约5-10 ?/秒）沉积a-Si:H和nc-Si薄膜。我们报道了通过在热/催化分解过程中向硅烷中添加甲烷，在极高沉积速率（≥40 ?/秒）下制备高度结晶的硅薄膜。在衬底温度为300°C、灯丝温度为2000°C的条件下，通过改变腔室压力（10-100 Pa）沉积了一系列薄膜。使用氢稀释硅烷（10%硅烷在氢气中）和纯甲烷作为前驱体，并保持气体流量比恒定为10。在较低压力（≤20 Pa）下制备的薄膜具有更高的结晶度且不含任何碳原子痕迹。当压力增加时，带隙从1.24 eV增加到1.63 eV。研究发现，腔室压力在决定这些薄膜的结晶度、无序度和组成方面起着关键作用。在氢稀释硅烷中添加甲烷提高了低压（≤20 Pa）下硅薄膜的沉积速率和结晶度。在压力超过20 Pa时，检测到碳原子的特征信号。当压力>100 Pa时，获得了SiC薄膜。

    关键词： 沉积速率，硅薄膜，结晶度，热丝化学气相沉积

    更新于2025-11-21 11:01:37

  • 氢在调控背发射极硅异质结太阳能电池a-Si:H/c-Si界面钝化及能带排列中的作用

    摘要： 提升本征氢化非晶硅(a-Si:H(i))薄膜的接触特性对实现高效硅异质结(SHJ)太阳能电池至关重要。本研究采用热丝化学气相沉积(HWCVD)技术，通过调节氢稀释比例来优化a-Si:H(i)薄膜的微观结构，以应用于背发射极SHJ太阳能电池。研究发现：低稀释比下高氢含量伴随的高价带偏移会降低填充因子(FF)；而高稀释比时与外延生长相关的高界面缺陷密度则同时导致FF和开路电压(VOC)恶化。特别值得注意的是，中等稀释比制备的最致密薄膜具有最紧密的结构，其氢主要以孤立态而非团簇态存在。最终，采用优化后的a-Si:H(i)层使SHJ太阳能电池效率高达22.5%，这归因于FF的显著提升——该提升源自a-Si:H(i)/c-Si界面钝化质量的改善及合理的能带排列。本研究清晰揭示了SHJ器件参数与a-Si:H(i)/c-Si界面特性之间的关联，可为追求高效SHJ太阳能电池的a-Si:H钝化层设计提供指导。

    关键词： 热丝化学气相沉积（HWCVD）、氢稀释、异质结太阳能电池（SHJ）、氢化非晶硅本征层（a-Si:H(i)）、钝化、能带排列

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 微结构和结构无序对多晶金刚石薄膜摩擦学性能的影响

    摘要： 通过热丝化学气相沉积法在硅衬底上合成了微观结构从微晶向纳米晶有序变化的金刚石薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射和拉曼光谱分析了所制备金刚石薄膜的形貌与结构特性。随着甲烷/氢气比例从0.5%提升至3%，金刚石薄膜的平均粗糙度和晶粒尺寸均减小，拉曼光谱证实其结构无序度随晶粒尺寸减小而增加。所有薄膜均表现出极低的摩擦系数(CoF)，但当晶粒尺寸从约1μm降至约20nm时，平均CoF从0.011±0.005增至0.03±0.015。通过FESEM对磨痕的后分析、基于AFM的纳米级摩擦测试及拉曼光谱表明：微晶金刚石发生剪切诱导非晶化且磨损率可忽略，而纳米晶金刚石薄膜则经历剪切诱导塑性变形而无非晶化现象。本文在微观结构、结构无序度及滑动界面剪切诱导摩擦化学反应的框架下，系统阐述了观测到的摩擦系数变化机制。

    关键词： 拉曼光谱、摩擦学、金刚石、扫描电子显微镜、热丝化学气相沉积、原子力显微镜

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 用于硅太阳能电池的热丝化学气相沉积法生长p+多晶硅

    摘要： 热丝化学气相沉积（HWCVD）被探索作为生长光伏器件用硼掺杂硅的方法。通过为HWCVD设备内两种不同灯丝构型定制的监测系统测量沉积温度。本文提出一种改进的制备工艺，采用改良的灯丝排列方式，目前通过HWCVD生长硼掺杂硅薄膜时可实现最高535°C的沉积温度，并包含800°C下2分钟的短时沉积后退火处理。透射电子显微镜显示界面质量得到改善，且退火处理后晶粒尺寸增大。此外，拉曼光谱证实了短时退火下沉积态非晶硅薄膜的重结晶现象?；诎堤缌?电压测试，形貌的改善转化为整流电流的提升。二次离子质谱分析进一步证实了这一结果，显示出p+特性并在1021 cm?3量级呈现均匀掺杂。

    关键词： 选区电子衍射、结晶化、发射极、热丝化学气相沉积、硅太阳能电池、透射电子显微镜

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 用于硅异质结太阳能电池的磷催化掺杂硅合金

    摘要： 本文研究了沉积后催化掺杂（cat-doping）对多种掺杂硅合金（即微晶硅(μc-Si:H)、纳米晶氧化硅(nc-SiOx:H)和微晶碳化硅(μc-SiC:H)）在硅异质结太阳能电池中应用的有效性。通过二次离子质谱(SIMS)测得的磷(P)分布曲线揭示了这三种硅合金薄膜中的磷分布差异。研究发现，经过催化掺杂工艺后，不同样品的导电率和有效载流子寿命均出现不同程度的提升。通过催化掺杂过程中使用不同气体，证实了热退火、氢化和磷掺杂的共存效应。

    关键词： 硅合金、沉积后处理、硅异质结太阳能电池、热丝化学气相沉积、催化化学气相沉积

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过HFCVD法制备的SiOx薄膜在PN结上应用所产生的下转换效应

    摘要： 在硅太阳能电池上采用非化学计量比的氧化硅（SiOx）顶层薄膜，通过下转换效应改善其电学性能。该SiOx薄膜通过热丝化学气相沉积（HFCVD）工艺制备，通过调节氢气流速（HF）、丝源距离与源衬底距离等参数（进而控制不同温度），利用能谱仪（EDS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明：随着上述参数变化，薄膜中原子硅含量发生改变。透射光谱显示其在紫外区透射率为0%。当受紫外光激发时，SiOx薄膜呈现400-900nm宽波段光致发光（PL）。将这些SiOx薄膜作为顶层涂层应用于硅基pn结以制备太阳能电池，测得其J-V特性曲线、外量子效率（EQE），以及开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）、光电转换效率（η）和填充因子（FF）。具有最强PL效应的SiOx顶层涂层太阳能电池展现出最高效率，最优参数为：η=5.9%、Voc=480mV、Jsc=27mA/cm2、Pmax=5.5mW、FF=0.4。

    关键词： SiOx（一氧化硅）、太阳能电池、下转换、热丝化学气相沉积（HFCVD）

    更新于2025-09-09 09:28:46