[发明专利]一种高晶化率多晶硅薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅薄膜领域，具体涉及一种高晶化率多晶硅薄膜的制备方法。

背景技术

硅薄膜材料分非晶硅和多晶硅两种，虽然非晶硅薄膜材料制造工艺相对简单，但是因其转换效率低，稳定性差，寿命短等缺陷使非晶硅薄膜材料的应用受到了很大的局限性。因此对非晶硅薄膜进行二次晶化制备寿命长且转换效率相对高的多晶硅薄膜被认为是薄膜太阳能电池未来发展的方向，具有重要意义。多晶硅薄膜作为一种人工功能材料，在太阳能电池薄膜型晶体管和传感器等方面具有重要应用前景。

自1975年Spear等对非晶硅薄膜进行了可控掺杂后，非晶硅薄膜便很快在半导体器件中得到应用和发展，此后多晶硅薄膜又因其较低的光致衰减效应而引起了研究人员的广泛关注。近年来有人研究了多晶硅掺杂磷机理，通过掺杂来提高硅薄膜材料的光电性能使其实用化。M.Zaghdoudi等人采用化学气相沉积(LPCVD)的方法对多晶硅薄膜进行磷掺杂改善了薄膜质量。陈永生等人采用掺杂磷的方法改善了硅薄膜的微结构及电特性。王宙等人研究了不同基板温度对多晶硅薄膜的性能的影响。但是现有技术中多晶硅薄膜的晶化率一直都较低，因此如何提高多晶硅薄膜的晶化率是本领域目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中多晶硅薄膜晶化率低的问题，提供了一种高晶化率多晶硅薄膜的制备方法，采用真空蒸镀和金属铝诱导的方法在玻璃衬底上制备了掺杂磷的多晶硅薄膜。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种高晶化率多晶硅薄膜的制备方法，选取多晶硅粉末及磷粉末为原料，石墨片为蒸发源、k9玻璃片为基板，将原料、蒸发源和前处理后的基板放置于真空镀膜机中蒸镀，设定基板与原料间距离为130～150cm，优选140cm，基板温度100～300℃；将蒸镀后所得到的样品放入真空退火炉中在550℃温度下退火2h，用铝标准腐蚀液对所得样品进行表面腐蚀，得到多晶硅薄膜。

进一步的，所述原料中磷粉末的质量百分数为0.1％-1％。

进一步的，所述的多晶硅粉末纯度为99.999％。

进一步的，所述的多晶硅粉末700目，所述的磷粉末500目。

进一步的，所述的铝标准腐蚀液组成为80wt％硫酸、5wt％硝酸、5wt％醋酸和10wt％去离子水。

进一步的，所述的基板前处理具体为：基板表面先用去离子水清洗，再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗，烘干。

本发明还请求保护由上述方法制备所得的高晶化率多晶硅薄膜。

本发明制备的高晶化率多晶硅薄膜与现有的多晶硅薄膜相比具有以下特点：本发明的多晶硅薄膜平整度高、晶粒尺寸均匀性好，平均粒径为0.45μm，晶化率高可达94.95％，而且本发明所需原料价格低廉、储量丰富，制得的合金薄膜力学性能好、制备工艺简单，易于工业化生产。

附图说明

图1为不同基板温度下制备的多晶硅薄膜的SEM图，其中a、基板温度100℃，b、基板温度150℃，c、基板温度200℃，d、基板温度250℃，e、基板温度300℃；

图2为不同基板温度下制备的多晶硅薄膜的拉曼光谱图，其中1、基板温度150℃，2、基板温度100℃，3、基板温度200℃，4、基板温度250℃，5、基板温度300℃；

图3为不同基板温度下的多晶硅薄膜晶化率曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例详细说明本发明的内容，但不用于限制本发明的保护范围，如无特殊说明，本发明所涉及的实验药品及原料均市售可得，真空镀膜机为DM-450A型真空镀膜机。

实施例1

选取纯度为99.999％的多晶硅粉末700目及磷粉末500目作为原料，磷粉末的含量为1.0wt％，将尺寸为80mm×5.8mm×1.7mm的高纯度石墨片为蒸发源、k9玻璃片为基板，将基板进行前处理，具体方法为：基板表面先用去离子水清洗，再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗，烘干。将原料、蒸发源和前处理后的基板放置于真空镀膜机中蒸镀，设定基板与原料间距离为140cm，基板温度100℃；将蒸镀后所得到的样品放入真空退火炉中在550℃温度下退火2h，用铝标准腐蚀液对所得样品进行表面腐蚀，得到多晶硅薄膜；铝标准腐蚀液组成为80wt％硫酸、5wt％硝酸、5wt％醋酸和10wt％去离子水。

实施例2