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氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)以其优越的特性在薄膜太阳能电池、薄膜晶体管和大面积平面显示等技术领域起着日益重要的作用,但过低的沉积速率严重限制了它的进一步产业化。为了在较高的沉积速率下获得器件级质量的a-Si:H薄膜,人们对a-Si:H薄膜的制备方法进行了深入细致的研究。鉴于微波电子回旋共振化学气相沉积(MWECR CVD)系统具有电子和离子产生率高等优点,人们期望它能在较高的沉积速率下获得器件级质量的a-Si:H薄膜。因此,我们用MWECRCVD系统在不同的工艺条件下沉积了a-Si:H薄膜。在此基础上,我们着重对薄膜中的氢进行了研究,并探讨了它对薄膜光电性能的影响。 理论与实践证明,高微波功率下几乎不可能获得a-Si:H薄膜。在低微波功率下,本论文着重研究了H2/SiH4稀释比、衬底温度和衬底位置对a-Si:H薄膜结构的影响。在不同的衬底位置,我们进行了H2/SiH4稀释比影响a-Si:H薄膜结构的实验,发现系统最佳H2/SiH4稀释比依赖于衬底位置的变化而变化。同时,我们研究了衬底温度对a-Si:H结构的影响,发现高衬底温度有利于沉积过程中的释氢反应,从而改善薄膜的结构,但过高的衬底温度将导致悬挂键的增多。 a-Si:H薄膜的光电特性同膜中的氢存在密切关系,一方面,氢以单氢化合物(Si-H)方式结合到膜中,从而饱和了膜中的悬挂键;另一方面,氢以多氢化合物(Si-H2、Si-H3和(Si-H2)n)方式结合到膜中,反而在膜中引入了缺陷,使带隙中的局域态密度增大。本文依据合理的基线将付里叶变换红外(FTIR)透过率谱转换成了吸收系数谱。通过计算吸收系数谱中摇摆模吸收带和伸缩模吸收带的面积,获得了膜中的氢含量(在15%-30%之间)和硅氢键的配置方式。我们发现,随着衬底温度升高,以单氢化合物结合的氢含量基本保持不变,而以多氢化合物结合的氢含量逐步减少。同时,我们也发现伴随着衬底温度升高,光学带隙减少,光敏性增加。因此,a-Si:H光学带隙的减少以及光敏性的增加是膜中氢含量尤其是以多氢化合物结合的氢含量减少的结果。