多晶硅薄膜低温生长动力学途径探索

多晶硅薄膜的低温快速生长问题目前已是制约硅基太阳能电池的效率提高与应用推广的关键因素。在热力学因素因衬底材料受到限制的前提下，多晶硅薄膜生长所面临的形核与晶粒长大问题只能通过低能粒子束带入动量从反应动力学的角度加以解决。基于对等离子体鞘层结构和薄膜生长之原子过程的认识能够设计多种途径以实现多晶硅薄膜的低温生长。本课题拟在PECVD生长过程中引入非对称偏压分布、叠加低能等离子束或电子束轰击，采用基于电子回旋共振波等离子体的PEPVD方法，及对脉冲电子束烧蚀法优化羽辉内粒子构成等几种途径，实现多晶硅薄膜在非常规衬底上极低温下的生长；针对具体的衬底采用适当组分设计的等离子体溅射或活化其表面以改善硅薄膜的附着性，获得大面积可折叠多晶硅薄膜的生长技术，并研究薄膜多晶化机制和拉伸折叠对薄膜结构完整性与性能稳定性的影响。曲面上生长的多晶硅薄膜还可以制作与支撑衬底共形的可折叠器件，具有巨大的经济价值。

在低衬底温度下生长出纳晶和多晶硅薄膜，可以将硅基器件拓展到低熔点柔性衬底上，具有重要的应用和经济价值。为此需要探索新的生长途径，使得硅原子或者团簇在到达生长表面时仍带有合适的动量，从而有足够迁移率利于薄膜的结晶；或者团簇到达生长表面时已经有一定程度的结晶，只需要一定的辅助措施提升薄膜整体的结晶质量。遵循上述思路，我们首先利用PECVD方法，选取高达工作气压，在近室温环境下获得纳晶硅薄膜，带隙在2.30 eV 到 2.03eV之间可调。 利用PED方法，在300ºC下就获得了多晶硅薄膜。此项工作的成功依赖于对等离子体、包括烧蚀产物的等离子体状态的认识，在低温硅薄膜生长探索方向上迈出了重要的一步。