不同氧化剂下ALD沉积氧化铝性能差异-许佳辉-solarbe文库

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不同氧化剂下 ALD沉积 Al2O3性能差异研究报告人许佳辉单位华东理工大学目录课题背景实验研究实验结果分析讨论课题背景表面悬挂键复合中心载流子复合漏电流增加少子寿命下降开路电压下降课题背景减少表面复合减少复合中心化学钝化这一方法的实现通常是使用表面介电层的覆盖或者含氢的化学物来填补表面悬挂键面悬挂键被钝化的程度减小复合速率场效应钝化在硅表面创建一个电场，减少一种载流子在表面的可用性来降低表面复合速率 n-Si 课题背景事实上，由于 Al2O3突出的表面钝化效果，很多高转换率的硅电池都采用了 Al2O3钝化层。例如，具有 23.9％转换效率的 n-PERL太阳电池就采用了 Al2O3 作为钝化层；在 25.7的 TOPCon电池中使用 Al2O3对 p型硅进行钝化。课题背景原子层沉积（ ALD， Atomic Layer Deposition）是一种新兴的半导体薄膜制备技术。原子层沉积技术利用两种或多种前驱体在基底界面上完成交替反应来实现单原子层生长。每个原子层沉积循环由两个自限制型的半反应构成。 TMA 课题背景典型 H2O和 TMA基 ALD工艺沉积氧化铝示意图课题背景 H2O-Al2O3薄膜的反应方程式如下 𝑆𝑖𝑂𝐻∗ Al𝐶𝐻33→ 𝑆𝑖𝑂𝐴𝑙𝐶𝐻32∗ 𝐶𝐻4 AlCH3∗ 𝐻2𝑂 → 𝐴𝑙𝑂𝐻∗ 𝐶𝐻4 O3- Al2O3薄膜的反应方程式如下 𝑆𝑖𝑂𝐻∗ Al𝐶𝐻33→ 𝑆𝑖𝑂𝐴𝑙𝐶𝐻32∗ 𝐶𝐻4 2𝐴𝑙𝐶𝐻3∗ 2𝑂3 → 2𝐴𝑙𝑂𝐻∗ 𝐶2𝐻4 2𝑂2 实验研究厚度检测、折射率钝化性能实验样品氧源前驱体超纯水臭氧沉积的 Al2O3薄膜厚度和折射率由全光谱椭偏仪（ J. A. Woollam,M- 2000XI）进行测试分析。薄膜结构分析采用 X射线光电子能谱（ XPS）进行表征，薄膜中元素含量的变化则采用飞行时间 -二次离子质谱（ TOF-MS）进行表征。 Al2O3薄膜的钝化效果由 Sinton WCT-120少子寿命测试仪来进行表征；界面缺陷态密度和固定负电荷则由 SEMILAB PV-2000系统测试得到。实验结果图 1 H2O基及 O3基 Al2O3薄膜厚度与循环数关系图 GPC（ water） 1.20 Å/cycle GPC（ O3 ） 0.90 Å/cycle 实验结果图 2 632.8 nm下 O3基与 H2O基 Al2O3薄膜折射率 n（ water） 1.646 n（ O3 ） 1.608 实验结果图 3 20 nm沉积态与退火态 Al2O3薄膜的 XPS能谱实验结果图 4 不同退火温度下 H2O基及 O3基 Al2O3薄膜钝化的硅片少子寿命图 5 不同退火温度下 H2O基及 O3基 Al2O3薄膜的界面缺陷态密度及固定负电荷实验结果图 6 不同 ALD工艺沉积 Al2O3薄膜元素含量分析水基工艺 H含量略高；臭氧工艺 C杂质含量较高 1、 H2O-ALD工艺沉积的 Al2O3薄膜每循环生长速率更快； 2、 O3-Al2O3薄膜中 C含量更高和 H含量略低； 3、 O3基和 H2O基 Al2O3薄膜分别经过 420oC和 400oC的中等温度退火处理后，化学钝化效果和场效应钝化效果都有了显著提升； 4、而在高温烧结后， O3-Al2O3薄膜显示出了更佳的热稳定性分析讨论谢谢观看

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