SiC/SiN_x薄膜表面组织结构控制及性能研究

【摘要】能源的日益匮乏和环境问题的日趋严重极大地推动光伏产业的迅速发展，低成本和高光电转换效率是太阳能电池应用化的重要指标。高光电转换效率的太阳能电池的制备，需要做到在整个太阳光谱范围内至少在可见光及近红外光波长范围内进行有效的陷光和保持低反射率。陷光结构是提高太阳能电池光吸收及减少材料厚度进而降低成本的有效手段之一，可以在入射光全波段内实现无选择性的增透效果。为了有别于传统的化学刻蚀法，利用磁场对粒子运动的影响，本文重点探讨磁场对薄膜生长的影响，实现对陷光结构的优化和控制。本文采用射频磁控溅射法分别在单晶硅、石英玻璃和不锈钢基底上沉积SiC、SiN_x薄膜，利用X射线衍射、台阶仪、原子力显微镜、紫外-可见光分光光度计、划痕仪等设备表征了SiC、SiN_x薄膜的表面形貌、显微结构和光学性能等性能，系统研究了常见的溅射工艺参数对薄膜生长质量、表面形貌及特性的影响；在优化工艺参数的基础上，探索外加磁场对SiC、SiN_x薄膜生长的控制及对陷光结构的优化，进而讨论外加磁场对薄膜的显微结构、表面形貌以及透射率等性能的影响，得到了较为理想的结果，为降低薄膜的制备成本和提高薄膜透射率提供了很好的参照依据。实验结果表明：（1）薄膜的生长速率随着溅射功率的增加而逐渐增加；同时薄膜的表面粗糙度也增加；薄膜的致密度、薄膜的复合显微硬度和膜-基结合力也随之增大；同样地，薄膜的折射率也随着溅射功率的增加而有所变大，在溅射功率70W~160W范围内，折射率变化范围维持在1.7~2.3；（2）薄膜的生长速率随着溅射气压的增加先增加后下降，当溅射气压为1.0Pa附近时，生长速率达到最大值；并且薄膜表面粗糙度减小，趋于平坦化。相对较低的溅射气压有利于提高溅射粒子在薄膜表面生长时迁移而促进粒子的聚集及表面岛的长大；（3）所制备的薄膜呈非晶或微晶形式存在；外加磁性强弱不同的磁场后，SiC、SiN_x薄膜的非晶结构没有实质性的变化；但薄膜的表面形貌变化较为明显，尤其是强磁场下更为明显。（4）薄膜样品在可见光及近红外光波段范围内（400~900nm）内的透射率不是太高，即使加上基底负偏压后，透射率也最多只有80%左右，依然有必要加以提高。通过外加磁场尤其是强磁场可以有效地提高SiC、SiN_x薄膜的光学透射率，1.50T下的制备的薄膜样品透射率在可见光及近红外波长段的透射率达到了90%，也比较接近石英玻璃基底的空白对照组，因而具有良好的陷光特性。这可能是由于外加磁场降低了薄膜形核的激活能能量壁垒，促进薄膜的形核和长大，及溅射粒子等规则的排列或迁移，因而SiC、SiN_x薄膜形貌呈现较为理想的陷光结构。
【作者】江强；
【导师】周细应；
【作者基本信息】上海工程技术大学，材料加工工程，2013，硕士
【关键词】射频磁控溅射；陷光结构；外加磁场；陷光效应；SiC/SiN_x薄膜；

【参考文献】
[1]郑勐.数控等离子切割机开发设计中的关键技术研究[D].西安理工大学,机械工程,2004,硕士.
[2]杨丽娟.在华日资企业研发人员非货币性薪酬激励研究[D].复旦大学,项目管理,2012,硕士.
[3]尚艳婷.家电连锁零售企业品牌诊断研究[D].苏州大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[4]刘健,张小庆,赵树仁,陈宜凯,刘彬.配电自动化故障处理性能主站注入测试法[J].电力系统自动化,2012,18:67-71.
[5]杨俊杰,徐良德,崔钦淑,朱敏园.翼缘长与梁高的比值对Z形柱梁柱节点抗震性能的影响[J].浙江工业大学学报,2013,01:76-79.
[6]尹彦,张晓瑞,冯永琴.国外政府采购防护体系构建研究[J].标准科学,2014,10:81-86.
[7]朱丹.汤亭亭《女勇士》的女性主义解读[D].曲阜师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[8]廖启海.建筑房间穿堂通风开窗流量系数变化特性的实验研究[D].长安大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2014,硕士.
[9]赵斌.全国小学校网发行业务管理系统设计[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[10]吴若迪.能力开放平台中鉴权子系统关键技术的设计与实现[D].北京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[11]瞿丽瑾.宋代民间巫术与法律[D].复旦大学,法律史,2012,硕士.
[12]翟晴.基于中断受限的认知无线网传输吞吐量的研究[D].北京交通大学,2014.
[13]魏峰.脆性X综合征相关蛋白FMRP多个亚型的鉴定及其功能研究[D].广州医科大学,神经内科学,2013,硕士.
[14]闫彬.液晶光子晶体光学特性的研究[D].沈阳理工大学,物理电子学,2012,硕士.
[15]李俊.阜阳市地方新闻网站发展研究[D].安徽大学,公共管理,2014,硕士.
[16]李鹏.村民委员会职能行使现状研究[D].内蒙古大学,法律,2014,硕士.
[17]李志燕.人口年龄结构对人民币实际有效汇率的影响研究[D].江西财经大学,世界经济,2013,硕士.
[18]李建锋.基于盲源分离的地震信号处理方法研究及应用[D].中国石油大学（华东）,地球探测与信息技术,2012,硕士.
[19]邬伦,韦中亚,刘宇,张远惠.面向国土资源调查的地理信息系统集成方案研究[J].地理学与国土研究,2001,02:5-10.
[20]刘前.基于旋转延迟器及旋光器的退偏研究[D].曲阜师范大学,光学,2013,硕士.
[21]宋增芳.精准远程灌溉物联网墒情监测控制系统研制[D].甘肃农业大学,农业水土工程,2013,硕士.
[22]包宇,毛燕,王伟,李正刚,牛利.表面等离子体共振光谱技术与电化学方法联用及其应用[J].电化学,2013,01:17-28.
[23]张钰.文化产业集群发展的动力机制研究[D].山东财经大学,产业经济学,2013,硕士.
[24]吴栋.金匮肾气丸化裁方对前列腺增生大鼠血清E_2、T浓度及前列腺组织中VEGF影响的研究[D].福建中医药大学,中医临床基础,2014,硕士.
[25]刘耀谦.目的论视角下《哈利·波特与死亡圣器》两个中译本比较研究[D].西南交通大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[26]袁浩斌.成都长宽公司营销分析及策略研究[D].西南财经大学,工商管理,2003,硕士.
[27]徐丽.金代“铜坐龙”与历代龙形纹饰比较性研究[D].哈尔滨理工大学,设计艺术学,2012,硕士.
[28]孟宪超.弥赛亚的力量：苦难、承诺与救赎[D].黑龙江大学,文化哲学,2013,硕士.
[29]边芳.磁共振胆胰管成像评价胰胆管汇合分型与胰腺炎发病的关系[D].郑州大学,影像医学与核医学,2013,硕士.
[30]张明君,张化光.基于广义模糊双曲正切模型的自适应控制器[J].控制与决策,2004,11:1301-1304.
[31]白伟涛.论生活方式与人的全面发展[D].河北师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[32]孔祥炜.基于StokPN的大规模多品种多级库存路径问题研究[D].清华大学,物流工程（专业学位）,2013,硕士.
[33]张梦瑶.基于非合作博弈的OFDMA系统的子载波与功率分配算法[D].南京邮电大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[34]谭皓,李立源,陈维南.基于BP网络的锅炉炉膛火焰燃烧状态自动识别[J].自动化学报,1998,05:93-96.
[35]曹园缘.论跨文化因素对口译的影响及其策略[D].上海外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[36]赵敏.黄陵结晶基底中镁铁—超镁铁岩的锆石年龄及意义[D].西北大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[37]许光远.维持性血液透析患者微炎症反应与中医证候的关系[D].北京中医药大学,中医内科学,2014,硕士.
[38]张硕.历史合力中的经典文论[D].辽宁大学,文艺学,2012,硕士.
[39]周淑芬.mGFP4和Cre/loxP系统在转基因水稻中的应用[D].福建师范大学,植物学,2004,硕士.
[40]潘伊丽,马君显.IDS信息源的偏差分析方法[J].深圳大学学报,2002,02:42-48.
[41]费丹.宽带无线信道仿真技术研究及仿真仪设计[D].北京交通大学,2014.
[42]申彩华.graphene（ZGNRs）/金属平面结的电子输运性质[D].湘潭大学,2013.
[43]潘玉舟.辽宁中稻公司人力资源外包的风险分析及对策研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[44]李国庆.乾安地区有效注水技术研究与应用[D].东北石油大学,地质工程（专业学位）,2013,硕士.
[45]夏轶韫.浅析杨绛《洗澡》的英文翻译[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[46]王晓然.磁共振和直肠腔内超声对直肠癌术前局部分期的价值比较[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[47]姜超.基于粗糙集的知识发现方法研究[D].西安电子科技大学,2005.
[48]赵文秀.丹东市2005-2011年5岁以下儿童死亡状况调查[D].吉林大学,公共卫生,2012,硕士.
[49]杨扬.复合材料蜂窝夹芯管结构设计、制备工艺及性能表征[D].国防科学技术大学,材料科学与工程,2012,硕士.
[50]李佳.纳米YSZ颗粒改性SOFC阳极的制备工艺研究[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2013,硕士.