本征非晶硅薄膜的准分子激光晶化

段国平; 陈俊领; 周德让; 韩俊鹤; 黄明举

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.02.004

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

本征非晶硅薄膜的准分子激光晶化

段国平 , 陈俊领 , 周德让 , 韩俊鹤 , 黄明举

文章导航 > 激光技术 > 2013 > 37(2): 151-154

引用本文:

Citation:

本征非晶硅薄膜的准分子激光晶化

1.
河南大学物理与电子学院河南省光电信息材料与器件重点学科开放实验室, 开封 475004

作者简介: 段国平(1981- ),男,硕士研究生,主要从事硅基薄膜太阳能电池硅层的激光晶化研究。.

通讯作者: 黄明举, hmingju@163.com

基金项目:
河南大学省部共建自然科学基金资助项目(SBGJ090513)
中图分类号: O484.4⁺1

Crystallization of amorphous silicon based on excimer laser

1.
Open Laboratory of Key Subject of Photo-electronics Information Material and Devices of Henan Province, School of Physics and Electronics, Henan University, Kaifeng 475004, China

Corresponding author: HUANG Ming-ju, hmingju@163.com

CLC number: O484.4⁺1

摘要: 为了减低非晶硅薄膜太阳能电池的光致衰减效应和提高其光电转换效率,用等离子体化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜,用波长为248nm的KrF准分子激光器激光晶化了非晶硅表层,用共焦显微喇曼测试技术研究了非晶硅薄膜在不同的激光能量密度和不同的频率下的晶化状态,并用扫描电子显微镜测试晶化前后薄膜的形貌。结果表明,随着激光能量密度的增大,薄膜晶化效果越来越好,能量密度达到268.54mJ/cm2时晶化效果最好,此时结晶比约为76.34%;最佳的激光能量密度范围是204.99mJ/cm2~268.54mJ/cm2,这时薄膜表面晶化良好;在1Hz~10Hz范围内,激光频率越大晶化效果越好;晶化后薄膜明显出现微晶和多晶颗粒,从而达到了良好的晶化效果。
- 激光技术 /
- 微晶硅 /
- 激光晶化 /
- 多晶硅 /
- 本征非晶硅
Abstract: In order to reduce the "S-W effect" of amorphous silicon thin film solar cells and increase its photoelectric conversion efficiency, intrinsic amorphous silicon thin films prepared by plasma enhanced chemical vapov deposition were crystallized with KrF excimer laser. The crystalline effect of the crystallized films under different laser energy density and repeated frequency was characterized with Raman spectroscopy, the morphologies of the samples before and after the crystallization was studied by means of scanning electron microscope. It is shown that the crystallization effect became better with the increase of laser energy density, maximum value of crystallization rate was 76.34% when the energy density reached 268.54mJ/cm2 and the optimum energy density range was from 204.99mJ/cm2 to 268.54mJ/cm2 in which the surface of film was crystallized well. In the range of 1Hz~10Hz, the crystallization effect got better with the increase of laser repeation frequency. Microcrystalline and polycrystal particles appeared obviously after the crystallization so that a good crystallization effect was achieved.
- laser technique /
- microcrystalline silicon /
- laser annealing /
- polycrystalline silicon /
- intrinsic amorphous silicon

[1]	CUI L W, CHENG H, WEN L Sh, et al. Crystallization behavior of amorphous silicon thin films induced by excimer laser irradiation[J].Vacuum, 2009,46(4):5-7(in Chinese).
[2]	DAI Y B, SHEN H Sh, ZHANG Zh M, et al. Raman spectroscopy analysis of excimer laser crystallized amorphous silicon films[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2001, 35(6):947-950(in Chinese).
[3]	DUAN G P, CHEN J L, HUANG M J, et al. Raman spectroscopic study on the crystallization of intrinsic amorphous silicon thin films with a 488nm continuous-wave laser[J]. Acta Photonica Sinica,2011,40(11):1657-1660(in Chinese).
[4]	YU W, HE J, SUN Y T, et al. Raman spectra of nano-SiC thin film prepared by pulse Laser crystallization[J]. Chinese Journal of Lasers,2004,31(1):514-515(in Chinese).
[5]	AZUMA H, TAKEUCHI A, ITO T, et al. Pulsed KrF excimer laser annealing of silicon solar cell[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells,2002,74(1/4):289-294.
[6]	FONG S C, CHAO H W, CHANG T H, et al. Microwave-crystallization of amorphous silicon film using carbon-overcoat as susceptor[J]. Thin Solid Films,2011,519(13): 4196-4200.
[7]	ZHOU Y. Material analysis method[M]. Beijing: China Machine Press,2003:57(in Chinese).
[8]	LIU G H, DING Y, ZHU X H, et al. Preparation and characterization of hydrogenated microcrystalline silicon films by HW-MWECR-CVD[J]. Acta Physics Sinica,2006,55(11):6147-6151(in Chinese).
[9]	SRNIT C,van SWAAIJ R C M M,DONKER H, et al. Determining the material structure of microcrystalline silicon from raman spectra[J].Journal of Applied Physics,2003,94(5):3582-3587.
[10]	HUANG J, WU Zh Y. Study of PECVD preparing and laser annealing a-SiC:H films. Xiamen: Xiamen University,2009:45-48(in Chinese).

[1]	周德让 , 段国平 , 陈俊岭 , 韩俊鹤 , 黄明举 . 连续氩氪离子激光晶化非晶硅薄膜的研究. 激光技术, 2013, 37(5): 587-591. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.006
[2]	王中 , 何里 , 卢飞星 . 非晶硅薄膜太阳能电池激光除边工艺研究. 激光技术, 2011, 35(2): 160-162. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.005
[3]	黄福民 , 谢小柱 , 魏昕 , 胡伟 , 苑学瑞 . 半导体晶圆激光切割新技术. 激光技术, 2012, 36(3): 293-297.
[4]	龙芋宏 , 熊良才 , 史铁林 . 水辅助准分子激光微加工硅的实验研究. 激光技术, 2006, 30(6): 567-569.
[5]	罗锦锋 , 宋世军 , 王平秋 , 刘全喜 . 激光等离子体对硅表面微纳粒子除去机理研究. 激光技术, 2018, 42(4): 567-571. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.025
[6]	李波 , 熊建钢 , 李志远 , 黄安国 . 激光焊接Zr45Cu48A17块体非晶合金. 激光技术, 2009, 33(1): 87-90.
[7]	陈伟专 , 王成勇 , 朱旭光 , 陈建新 , 唐梓敏 , 丁峰 . 锆基非晶合金与不锈钢激光焊接的接头特性. 激光技术, 2023, 47(2): 185-192. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.02.005
[8]	杨鹏 , 杨雁南 . 激光辐照单晶硅电池转换效率的研究. 激光技术, 2012, 36(5): 696-699. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.031
[9]	李刚 , 贾孟东 , 刘丽 , 侯俊英 . 激光熔覆Ni42Zr30Ta28非晶合金涂层组织与性能研究. 激光技术, 2010, 34(3): 306-308,338. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.006
[10]	李刚 , 刘丽 , 侯俊英 , 水东莉 , 陈永君 , 唐海鹏 . 激光熔覆Ni-Zr-Nb-Al非晶复合涂层组织结构及性能研究. 激光技术, 2011, 35(2): 185-188. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.012
[11]	陈星 , 葛亚琼 . Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5非晶合金激光熔凝的热效应模拟. 激光技术, 2020, 44(2): 202-205. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.011
[12]	龙芋宏 , 熊良才 , 史铁林 , 柳海鹏 . 准分子激光电化学刻蚀硅的刻蚀质量研究. 激光技术, 2006, 30(3): 235-237.
[13]	范宝殿 , 陈蓉 , 庞爱锁 , 陈朝 . Nd:YAG连续激光诱导下硅中钛过饱和掺杂研究. 激光技术, 2016, 40(2): 205-208. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.02.011
[14]	钟发成 , 吕雪明 , 李佳桂 , 沈中华 , 陆健 , 倪晓武 . 组合激光对单晶硅热作用的数值分析. 激光技术, 2017, 41(5): 637-643. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.004
[15]	吕雪明 , 李泽文 , 张检民 , 倪晓武 . 不同延时的组合脉冲激光致硅表面损伤研究. 激光技术, 2020, 44(6): 695-699. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.008
[16]	黄继强 , 胡传炘 , 刘颖 , 沈忱 . 纳秒脉冲激光处理后硅电池光电转换效率研究. 激光技术, 2013, 37(3): 317-320. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.011
[17]	齐立涛 , 陈金鑫 , 田振 . 不同环境中纳秒激光烧蚀单晶硅的物质抛出机理. 激光技术, 2023, 47(6): 824-830. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.06.014
[18]	周明 , 周密校 . 弱吸收薄膜的光学分析——对多晶硅薄膜的应用. 激光技术, 1987, 11(3): 18-23.
[19]	贾志新 , 黄金刚 , 高坚强 , 房泽旭 , 张亚洲 , 崔子月 . 长脉宽激光切割聚晶立方氮化硼工艺研究. 激光技术, 2017, 41(3): 346-350. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.009
[20]	刘源 , 李正佳 , 吴奇彬 . Nd：YAG激光器切割硅薄膜太阳能电池的工艺参数研究. 激光技术, 2006, 30(3): 248-251.

点击查看大图

计量

文章访问数: 3546
HTML全文浏览量: 782
PDF下载量: 596
被引次数: 0

本征非晶硅薄膜的准分子激光晶化

通讯作者: 黄明举, hmingju@163.com

作者简介: 段国平(1981- ),男,硕士研究生,主要从事硅基薄膜太阳能电池硅层的激光晶化研究。

1. 河南大学物理与电子学院河南省光电信息材料与器件重点学科开放实验室, 开封 475004

收稿日期: 2012-07-10
录用日期: 2012-08-14
网络出版日期: 2013-03-25

基金项目: 河南大学省部共建自然科学基金资助项目(SBGJ090513)

关键词:

摘要: 为了减低非晶硅薄膜太阳能电池的光致衰减效应和提高其光电转换效率,用等离子体化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜,用波长为248nm的KrF准分子激光器激光晶化了非晶硅表层,用共焦显微喇曼测试技术研究了非晶硅薄膜在不同的激光能量密度和不同的频率下的晶化状态,并用扫描电子显微镜测试晶化前后薄膜的形貌。结果表明,随着激光能量密度的增大,薄膜晶化效果越来越好,能量密度达到268.54mJ/cm2时晶化效果最好,此时结晶比约为76.34%;最佳的激光能量密度范围是204.99mJ/cm2~268.54mJ/cm2,这时薄膜表面晶化良好;在1Hz~10Hz范围内,激光频率越大晶化效果越好;晶化后薄膜明显出现微晶和多晶颗粒,从而达到了良好的晶化效果。