GaAs表面钝化的新方法：S_2Cl_2处理

简述非晶硅薄膜太阳电池为什么用p-i-n结构？由于非晶硅材料具有独特的性质，所以其太阳电池结构不同于晶体硅中的简单的p-n结结构，而是p-i-n结构。

这是因为非晶硅材料属于短程有序、长程无序的晶体结构，对载流子有很强的散射作用，导致载流子的扩散长度很短，使得光生载流子在太阳电池中只有漂移运动而无扩散运动。

因此，单纯的非晶硅p-n结中，隧道电流往往占主导地位，使其呈电阻特性，而无整流特性，也就不能制作太阳电池。

为此，要在p层与n层之间加入较厚的本征层i，以扼制其隧道电流，所以，为了解决光生载流子由于扩散限制而很快复合（即隧道电流）的问题，非晶体硅薄膜太阳电池一般被设计成pin结构，其中p为入射光层，i为本征吸收层，n为基层地。

简述表面钝化常用的方法有哪些？表面氧钝化和氢钝化，表面钝化工艺有：掺氯氧化法、磷硅玻璃钝化法、氮化硅钝化法、三氧化二铝钝化法、半绝缘多晶硅钝化法、低压化学气相淀积钝化法、金属氧化物钝化法、有机聚合物钝化法、玻璃钝化法等数十种钝化方法。

Pin电池片和nip电池片由于其制膜顺序完全相反，各有自己的特点：①从大的不同点说起话，顺序为pin电池片的透明电极在nip电池片里是背面电极，在接近表面的一侧。

在基片上形成的透明电极是氧化物，在形成微晶电池片时，有被氢原子还原的担心，pin型电池片的最佳吸收宽度会变窄。

nip型在金属基片或绝缘基片上形成金属薄膜，可形成微晶硅，由于不受氢还原的影响，在高温下也可形成膜，可以扩大最佳吸收宽度。

②从集成结构的观点来看，pin用的是与非晶相类似的集成化技术，有可能形成超级线性集成结构，nip电池片要和非晶硅电池片一样形成超级线性结构，在同一基片上叠层时，要用与Cu（In，Ga）Se2太阳能电池同样的方法集成。

简述CIS和CIGS系太阳能电池的新进展表现在哪些地方。

(P119)1）Cd自由缓冲层。

关于不用Cd的缓冲层的开发研究，目前是相当活跃的。

使用CIGS系太阳能电池时，Cd的的绝对量是非常少的，是住宅应用时几乎不产生问题的用量，但对于环保的太阳能电池,还是应该考虑尽量避免使用。

正十八硫醇钝化GaAs(100)表面特性研究周路;杨小天;初学峰;闫兴振;杨帆;王欢;郭亮;王超;高晓红;迟耀丹【摘要】为了有效降低GaAs半导体表面态密度,提出了采用正十八硫醇(ODT,CH3[CH2]17SH)进行GaAs表面钝化的方案.首先,分别对GaAs (100)晶片进行了常规硫代乙酰胺(TAM,CH3CSNH2)钝化和正十八硫醇钝化,通过X射线光电子能谱(XPS)对比分析了钝化前后晶片表面的化学成分,然后利用光致发光光谱(PL)对正十八硫醇处理的GaAs(100)晶片进行了钝化时间的优化,最后通过扫描电子显微镜(SEM)测试了钝化前后的晶片表面形貌.实验结果表明:采用正十八硫醇钝化的GaAs(100)表面,相比常规硫代乙酰胺钝化方案,具有更低的氧化物含量和更厚的硫化层厚度;室温钝化条件下,钝化时间越长,正十八硫醇的钝化效果越好,但PL强度在钝化超过24 h后基本达到稳定,最高PL强度提高了116％;正十八硫醇钝化的GaAs(100)晶片具有良好的表面形貌,表面形成了均匀、平整的硫化物钝化层.数据表明正十八硫醇是钝化GaAs(100)表面一种非常有效的技术手段.%The use of 1-Octadecanethiol(ODT,CH3 [CH2] 17SH) to prepare clean GaAs(100) surface with low surface state intensity was demonstrated.Firstly,the X-ray photoelectric spectroscopy (XPS) of GaAs (100) passivated by 1-Octadecanethiol and Thioacetamide (TAM,CH3 CSNH2) was compared.Secondly,the ODT passivation time at room temperature condition was optimized by photoluminescence intensity (PL)stly,the surface morphology before and after passivation using scanning electron microscope (SEM) was discussed.Experimental results indicate that the GaAs(100) passivation using 1-octadecanethiol is shown to lead a lower oxide contamination and a higher sulfide thicknesscompared with the traditional passivation method of TAM.In the range of 0-24 h,the room-temperature photoluminescence intensity keeps a continuous enhancement with time extend,and the maximum enhancement is 116％ than un-passivation one;SEM shows that GaAs(100) wafer has good surface morphology after ODT passivation.This indicates that the surface passivation of GaAs(100) using 1-octadecanethiol is effective.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2018(039)002【总页数】5页(P175-179)【关键词】钝化;砷化镓;正十八硫醇【作者】周路;杨小天;初学峰;闫兴振;杨帆;王欢;郭亮;王超;高晓红;迟耀丹【作者单位】吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118;吉林建筑大学电气与计算机学院吉林省建筑电气综合节能重点实验室,吉林长春130118【正文语种】中文【中图分类】TN2091 引言GaAs半导体材料具有禁带宽度大、电子迁移率高、直接带隙等特点，成为继Si后极具潜力的半导体材料，在半导体激光器、太阳能电池、高频电路、光探测器等领域具有重要应用。

晶硅太阳能电池的表面钝化一直是设计和优化的重中之重.从早期的仅有背电场钝化，到正面氮化硅钝化,再到背面引入诸如氧化硅、氧化铝、氮化硅等介质层的钝化局部开孔接触的PERC/PERL设计。

虽然这一结构暂时缓解了背面钝化的问题,但并未根除，开孔处的高复合速率依然存在，而且使工艺进一步复杂.表面钝化的演进钝化的“史前时代"SiNx:H 第一次进化90年代，科研机构和制造商开始探索使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备含氢的氮化硅（SiNx:H）薄膜用作电池正面的减反射膜。

其中原因之一在于相对合适的折射率，但更重要的原因则在于氮化硅优良的的钝化效果。

氮化硅除了可以饱和表面悬挂键，降低界面态外，还通过自身的正电荷，减少正面n型硅中的少子浓度,从而降低表面复合速率。

SiNx中携带的氢可以在烧结的过程中扩散到硅片中，对发射极和硅片的内部晶体缺陷进行钝化，这对品质较低的多晶硅片尤其有效，大幅提高了当时太阳能电池的效率。

伴随着钝化材料上的创新，银浆材料与烧结工艺上的变革也同时到来，那就是可以烧穿的浆料和共烧（Co—firing）烧结工艺.有了烧穿特性后，可以先进行减反射膜的沉积，后网印浆料,然后烧结.由于顺序的颠倒，不用再担心金属栅线上覆盖的减反射层影响焊接，也省去了沉积TiO2需要的部分遮挡。

同时人们发明了将正反面浆料一次烧结的共烧工艺，在一次烧结中，正面的银浆穿过SiNx与硅形成接触，而背面的铝浆也同步形成背面电极和背电场（back surface field）.这一系列改进大大简化了丝网印刷电池的工艺，并逐渐成为了晶硅电池生产的主流。

AlOx 第二次进化随着电池正面的钝化效果和接触性能由于SiNx的使用和银浆改进在不断提高，进一步优化正面已经进入瓶颈阶段，人们把视线投向了另一个复合严重的区域，那就是电池的背表面.虽然在传统丝网印刷的晶硅电池中,铝背场可以减少少子浓度，减少复合，但仍然无法与使用介质层带来的钝化效果相比较。

表面钝化工艺surface passivation technology在半导体器件表面覆盖保护介质膜，以防止表面污染的工艺。

1959年，美国人M.M.阿塔拉研究了硅器件表面暴露在大气中的不稳定性问题，提出热生长二氧化硅(SiO2)膜具有良好的表面钝化效果。

此后，二氧化硅膜得到广泛应用。

60年代中期，人们发现二氧化硅膜不能完全阻挡有害杂质(如钠离子)向硅(Si)表面的扩散，严重影响MOS器件的稳定性。

以后研究出多种表面钝化膜生长工艺，其中以磷硅玻璃(PSG)、低温淀积二氧化硅、化学汽相淀积氮化硅(Si3N4)、三氧化二铝(Al2O3)和聚酰亚胺等最为适用。

直接同半导体接触的介质膜通常称为第一钝化层。

常用介质是热生长的二氧化硅膜。

在形成金属化层以前，在第一钝化层上再生长第二钝化层，主要由磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅等构成，能吸收和阻挡钠离子向硅衬底扩散。

为使表面钝化保护作用更好并使金属化层不受机械擦伤，在金属化层上面再生长第三层钝化层。

这第三层介质膜可以是磷硅玻璃、低温淀积二氧化硅、化学气相淀积氮化硅、三氧化二铝或聚酰亚胺。

这种多层结构钝化，是现代微电子技术中广泛采用的方式。

对于钝化层的基本要求是：能长期阻止有害杂质对器件表面的沾污；热膨胀系数与硅衬底匹配；膜的生长温度低；钝化膜的组份和厚度均匀性好；针孔密度较低以及光刻后易于得到缓变的台阶。

磷硅玻璃及其生长工艺1964年，发现硅在热氧化过程中通入少量三氯氧磷蒸汽后生成的二氧化硅膜具有磷硅玻璃特性，能捕获钠离子和稳定钠离子的污染作用，大大改善了器件的稳定性。

适当增加磷的浓度还能降低膜的针孔密度，防止微裂，减少快态密度和平缓光刻台阶。

磷硅玻璃已成为重要的第二层钝化膜。

其不足之处是磷浓度较高时有极化和吸潮特性，浓度太低则不易达到流动和平缓台阶的作用。

另一种常用的生长磷硅玻璃的方法是化学汽相淀积法,即把磷烷PH3加到硅烷SiH4和氧的反应过程中，反应温度为400～500℃。

半导体工艺基础之续表面钝化引言半导体材料的表面处理是半导体工艺中至关重要的一步。

表面钝化是一种常用的表面处理技术，它能够改善半导体材料的界面性能，提高器件的性能和可靠性。

本文将介绍半导体工艺中常用的续表面钝化技术及其原理。

1. 表面钝化的作用表面钝化是指在半导体材料表面形成一层薄膜，用以保护材料免受外界环境的侵蚀以及提高半导体器件的性能。

其作用主要包括以下几个方面： - 防止材料表面与环境中的杂质发生反应，保护材料免受氧化、腐蚀等侵蚀； - 调整表面能级，改善界面特性，减小材料表面缺陷的密度； - 提高器件的电性能，如增加载流子迁移率、减小串联电阻、降低接触电阻等。

2. 续表面钝化技术2.1 清洗技术在进行续表面钝化之前，首先需要对半导体材料表面进行清洗，去除表面的杂质和污染物，以确保续表面钝化膜的质量。

常用的清洗技术包括： - 碱性清洗：使用碱性溶液（如氢氧化钠溶液）进行清洗，去除表面有机污染物、无机盐等； - 酸性清洗：使用酸性溶液（如硝酸、盐酸等）进行清洗，去除金属离子、金属氧化物等； - 氢氟酸清洗：使用氢氟酸溶液进行清洗，去除半导体表面的氧化硅膜等。

2.2 氧化技术氧化是一种常用的续表面钝化技术，通过在半导体表面形成氧化物薄膜，起到保护和改善表面性能的作用。

常见的氧化技术包括： - 干氧化：在高温（800~1200℃）下，将半导体材料暴露在氧气或氧气与水蒸汽的混合气体中，使材料表面发生氧化反应，形成氧化硅膜（SiO2）； - 湿氧化：在高温（600~1000℃）下，将半导体材料暴露在水蒸汽环境中，使材料表面发生氧化反应，形成氧化硅膜； - 氧离子注入：通过氧离子轰击的方式，在半导体表面形成氧化硅膜； - 二次氧化：在已有氧化硅膜的基础上，再进行一次氧化处理，使氧化膜更加均匀致密。

2.3 硅氮化技术硅氮化是另一种常用的续表面钝化技术，它通过在半导体表面形成硅氮化薄膜，起到保护和改善表面性能的作用。

铝及铝合金的钝化方法铝及铝合金是一种常见的金属材料，在工业生产和日常生活中被广泛使用。

然而，由于铝的活泼性，容易与氧气发生化学反应产生氧化物，导致铝表面的钝化问题。

这不仅会影响铝材料的外观，还会降低其耐腐蚀性能。

因此，钝化成为提高铝及铝合金耐蚀性的一项重要工艺。

钝化是指通过在金属表面形成一层致密、均匀的氧化膜，从而改善金属材料的耐蚀性能。

对于铝及铝合金而言，常用的钝化方法有化学钝化、电化学钝化和磷化钝化等。

首先是化学钝化。

化学钝化是指将铝材料浸泡于含有氟硅酸钠、硝酸铝等活性成分的镁铝钠水溶液中。

这种方法可以在铝表面形成一层厚约0.01-0.02毫米的氧化膜，提高铝的耐蚀性能。

在工业生产中，化学钝化可以通过喷涂、浸泡、喷淋等方式进行。

该方法的优点是成本低、操作简便，适用于大批量铝材料的钝化处理。

其次是电化学钝化。

电化学钝化是指通过电解的方式，在铝材料表面形成致密、均匀的氧化膜。

在这种方法中，铝材料被作为阳极，在硫酸铝溶液中通以直流电流，使铝表面发生氧化反应，生成保护性的氧化膜。

电化学钝化的优点是能够控制氧化膜的厚度和质量，可选用不同的电解液和工艺参数来满足不同要求。

然而，电化学钝化需要特定的设备和技术，成本较高，适用于对钝化层质量要求较高的特殊场合。

最后是磷化钝化。

磷化钝化是指将铝材料浸泡于含有磷酸盐和硝酸等成分的酸性溶液中，通过与金属铝发生化学反应，在铝表面形成一层磷化层。

这种磷化层具有良好的耐蚀性和耐磨性，同时还能增加铝表面的润滑性。

磷化钝化适用于特殊要求的铝合金，如航空航天、汽车等行业中使用的铝材料。

磷化钝化的优点是蚀齿性好、成本低、工艺简便。

总之，对于铝及铝合金的钝化处理，化学钝化、电化学钝化和磷化钝化是常见的方法。

不同的钝化方法适用于不同的应用场合，通过选择合适的钝化方法，可以有效提高铝及铝合金的耐蚀性能，延长其使用寿命。

在实际应用中，还需要结合具体材料的性质和要求，选择适合的钝化工艺参数和设备条件，确保钝化效果的稳定和可靠。

表面钝化太阳电池中的表面复合引起光生载流子的损失，导致太阳电池光电转换效率降低。

复合过程通过半导体禁带中的缺陷能级（表面态）发生。

关于半导体硅中非平衡载流子的复合机制，有许多专门研究的著述。

主要有Shockley ，Read 及Hall 独立地发展出来的以载流子通过缺陷能级复合的模型，通常称为Shockley-Read-Hall 理论（SRH 理论）。

后来Dhariwal 等人[28]通过引入弛豫时间拓展了标准的SRH 理论。

在下面的讨论中，将引用这些有关著述中的重要结论。

4.1 半导体硅中非平衡载流子的复合在一定温度下处于热平衡状态的半导体，载流子浓度是一定的。

这种处于热平衡状态下的载流子浓度，称为平衡载流子浓度。

热平衡状态下的电子浓度和空穴浓度分别用n 0和p 0表示，在非简并半导体中，它们之间有如下关系：2000exp i g c v n T k E N N p n =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= （4-1） 本征载流子浓度n i 只是温度的函数。

（4-1）式是非简并半导体处于热平衡状态的判据。

当半导体受到外界作用（光、电或者其他形式的能量注入），有外界能量注入半导体时，如果注入能量大于半导体材料的能隙宽度，价带上的电子获得能量后就会跃迁到导带上，同时在价带上留下空穴（这个过程叫做产生）。

此时，载流子浓度发生改变而偏离了热平衡状态。

比平衡载流子多出来的这一部分载流子，叫做非平衡载流子，也叫做过剩载流子。

记为0n n n -=∆ （4-2a ）0p p p -=∆ (4-2b)热平衡状态下，n 型半导体中00p n >>，p 型半导体中00n p >>。

能带如图4.1所示。

图4-1 光照产生非平衡载流子 当具有足够能量的光子)(g E h ≥ν照射到半导体上时，就能够把价带上的电子激发到 导带上去，产生电子—空穴对，使导带上比平衡时多出一部分电子n ∆，价带上比平衡时多出一部分空穴p ∆。

GAAs工艺技术GAAs（Gate-All-Around Silicon）是一种新型的MOSFET（金属半导体场效应晶体管）结构，具有更好的电性能和功耗优势。

它是在传统的FinFET（鳍式场效应晶体管）基础上进行了改进，通过将栅极包覆在四周，从而提供更好的电子流通道控制能力。

本文将介绍GAAs工艺技术。

GAAs工艺技术主要有以下几个关键步骤：材料准备、器件结构设计、制备工艺控制和后续加工处理。

首先是材料准备。

GAAs器件主要由硅基底和复合材料组成。

硅基底是电子器件的底层，用于提供基本的机械支撑和电学特性。

复合材料主要包括介电层、栅极材料和源漏极材料。

介电层用于隔离栅极和源漏极，栅极材料具有高电导性和良好的电性能，源漏极材料是电子流通的通道。

这些材料需要经过特殊制备，以满足GAAs器件的要求。

接下来是器件结构设计。

GAAs采用了全封装的栅极结构，即栅极包覆在电子流通道的四周，实现了对电子流的更好控制。

这种结构可以大大提高器件的电导率和功率特性。

同时，GAAs还采用了多层结构，以增加电流的通量和电子的迁移速度。

制备工艺控制是GAAs工艺技术的重要环节。

制备过程主要包括材料沉积、图案化、刻蚀、清洗和退火等步骤。

其中，材料沉积需要对各个层次的材料进行选择性沉积，以确保每个材料的性能和质量。

图案化是利用光刻技术将器件的结构图案化在硅基底上。

刻蚀是通过化学反应或物理方法将多余的材料去除，形成所需的结构。

清洗是将杂质和残留物从器件表面除去。

退火是通过高温处理，使器件的材料重新结晶并提高结构的稳定性。

最后是后续加工处理。

GAAs器件在制备完成后，需要进行测试和封装，以验证其电性能和可靠性。

测试主要包括I-V曲线测量、容积介电常数测试和温度特性测试等。

封装是将器件封装到封装盒中，以保护器件和提供外部引脚连接。

封装过程中需要进行焊接、封胶和测试等步骤。

总之，GAAs工艺技术是一种先进的MOSFET制备技术，具有更好的电性能和功耗优势。

钙钛矿的表面化学和钝化英文回答：Calcium titanium oxide, also known as perovskite, is a fascinating material with a wide range of applications in various fields. Its surface chemistry plays a crucial role in determining its properties and performance. In this response, I will discuss the surface chemistry of perovskite and the methods used to passivate its surface.The surface of perovskite can undergo various chemical reactions with the surrounding environment, leading to changes in its electronic and optical properties. One important aspect of its surface chemistry is the presence of defects, such as oxygen vacancies and surface states. These defects can act as trap sites for charge carriers, affecting the material's conductivity and recombination dynamics.To improve the performance of perovskite-based devices,it is essential to passivate the surface and reduce the density of defects. One commonly used method for surface passivation is the deposition of a thin layer of a passivating material, such as organic or inorganic compounds. This passivation layer can effectively reduce the surface recombination rate and improve the charge extraction efficiency.Another approach to surface passivation is the use of surface modifiers or functional groups. These modifiers can chemically bind to the surface of perovskite, creating a protective layer that prevents the interaction of perovskite with the surrounding environment. For example, organic molecules with long alkyl chains can form self-assembled monolayers on the surface, providing a hydrophobic barrier and reducing the degradation of perovskite in the presence of moisture.In addition to passivation, surface engineering techniques can also be employed to tailor the surface properties of perovskite. For example, surface doping can be used to introduce specific impurities into theperovskite lattice, altering its electronic structure and enhancing its performance in certain applications. Surface functionalization with specific chemical groups can also enable the attachment of functional molecules or nanoparticles, allowing for the development of hybrid perovskite systems with enhanced properties.中文回答：钙钛矿，也被称为钙钛矿石英，是一种具有广泛应用的材料，可在各个领域发挥作用。

钙钛矿太阳能电池钝化的方法钙钛矿太阳能电池是近年来发展迅速的一种新型太阳能电池，具有高效能、低成本等优点，成为太阳能领域的热门研究对象。

然而，其表面易受污染和氧化，导致电池性能下降，因此，针对钙钛矿太阳能电池的钝化问题，针对性地提出了几种措施。

第一种方法是表面修饰。

通过在钙钛矿太阳能电池表面修饰一层防护膜，可以有效避免其表面受到沾污和氧化影响。

常用的表面修饰方法有几种：一是利用有机分子修饰表面，如利用硫醇分子等连接在钙钛矿表面，起到保护作用；二是采用无机离子修饰表面，如钙离子、氟离子等，能够形成一层致密的保护薄膜；三是使用纳米材料修饰表面，如氧化锌纳米棒，可以形成纳米级别的保护层，提高表面防护性能。

第二种方法是防护处理。

防护处理的目的是形成一层保护层，隔绝外部环境对钙钛矿太阳能电池的影响。

此方法常用的是溅射技术，将一层致密厚度适宜的金属膜或氧化物膜溅射在钙钛矿表面，起到保护作用。

常见的防护材料有氮化硅、氧化铝等。

第三种方法是化学处理。

化学处理主要是采用化学方法改变钙钛矿表面的化学性质，防止其在光和氧的作用下发生氧化和还原反应。

在处理钙钛矿表面时，可以采用一些氧化剂和还原剂，如过氧化氢、氨水、硫酸氢钠等，与表面钙钛矿发生反应，形成化学性质稳定的覆膜。

同时，在使用化学方法钝化钙钛矿表面时，应注意溶液的浓度、反应时间和反应温度等条件，以避免对电池本身产生不良影响。

总之，钝化是保障钙钛矿太阳能电池长期稳定性能的必要措施。

通过选用合适的钝化方法，能够有效地提高钙钛矿太阳能电池的使用寿命和性能，为太阳能领域的可持续发展做出贡献。