掺磷nc-Si:H薄膜的微结构与光电特性

人工晶体学报, 2015, 44(10): 2756-2761.

掺磷nc-Si:H薄膜的微结构与光电特性

刘利 ^1, , 马蕾 ^2, , 吴一 ^3, , 范志东 ^4, , 郑树凯 ^5, , 刘磊 ^6, , 彭英才 ^7,

1.河北大学电子信息工程学院,保定,071002

2.河北大学电子信息工程学院,保定071002;河北大学计算材料研究中心,保定071002;河北大学医工交叉研究中心,保定071002

3.河北大学电子信息工程学院,保定,071002

4.河北大学电子信息工程学院,保定,071002

5.河北大学电子信息工程学院,保定071002;河北大学计算材料研究中心,保定071002;河北大学医工交叉研究中心,保定071002

6.河北大学电子信息工程学院,保定071002;河北大学计算材料研究中心,保定071002;河北大学医工交叉研究中心,保定071002

7.河北大学电子信息工程学院,保定,071002

基金项目: 河北省青年拔尖人才计划(2013) 河北省高等学校科学技术研究项目(2011237,ZH2012019) 河北省自然科学基金(E2012201088,F2013201196) 国家自然科学基金青年科学基金(61204079)

关键词：磷掺杂氢化纳米晶硅薄膜 , 晶化率 , 界面体积分数 , 光吸收系数 , 暗电导率

Study on Microstructure and Optoelectrical Properties of Phosphorus Doped nc-Si:H Thin Films

Keywords： phosphorus-doped nc-Si:H thin films , crystallization rate , grain boundary volume fraction , light absorption coefficient , dark conductivity

采用常规射频等离子体增强化学气相沉积方法,以高氢稀释的SiH4为源气体和以PH3为掺杂剂,制备了磷掺杂的氢化纳米晶硅薄膜.结果表明,薄膜的生长速率随PH3/SiH4流量比(Cp)增加而显著减小.Raman谱的研究证实,随CP增加,薄膜的晶化率经历了先增大后减小的过程,当C,=1.0％,晶化率达到最大值45.9％.傅里叶变换红外吸收谱测量结果显示,薄膜中的H含量在CP=2.0％时达到最低值9.5％.光学测量结果表明,本征和掺P的氢化纳米晶硅薄膜在可见光谱范围呈现出良好的光吸收特性,在0.8 ～3.0 eV范围内,nc-Si (P):H薄膜的吸收系数显著大于c-Si.和α-Si:H薄膜相比,虽然短波范围的吸收系数较低,但是在hv＜1.7 eV区域,nc-Si(P):H薄膜的吸收系数要高两到三个量级,显示出优良的红光响应.电学测量表明,适当掺P会显著提高氢化纳米晶硅薄膜的暗电导率,当CP=0.5％时,薄膜的暗电导率可达5.4S·cm-1.

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