光电信息工程外文翻译文献
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译文：
气体温度通过PECVD沉积对Si：H薄膜的结构和光电性能的影响
摘要
气体温度的影响（TG）在等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）生长的薄膜的结构和光电特性：H薄膜已使用多种表征技术研究。气体的温度被确定为制备工艺的优化、结构和光电薄膜的性能改进的一个重要参数。薄膜的结构性能进行了研究使用原子力显微镜
（AFM），傅立叶变换红外光谱（FTIR），拉曼光谱，和电子自旋共振（ESR）。此外，光谱椭偏仪（SE），在紫外线–可见光区域的光传输的测量和电气测量被用来研究的薄膜的光学和电学性能。它被发现在Tg的变化可以修改的表面粗糙度，非晶网络秩序，氢键模式和薄膜的密度，并最终提高光学和电学性能。
1.介绍
等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）是氢化非晶硅薄膜制备一种技术，具有广泛的实际应用的重要材料。它是用于太阳能电池生产，在夜视系统红外探测器，和薄膜晶体管的平板显示装置。所有这些应用都是基于其良好的电气和光学特性以及与半导体技术兼容。然而，根据a-Si的性质，PECVD制备H薄膜需要敏感的沉积条件，如衬底温度，功率密度，气体流量和压力。许多努力已经花在制备高品质的薄膜具有较低的缺陷密度和较高的结构稳定性的H薄膜。众所周知，衬底温度的强烈影响的自由基扩散的生长表面上，从而导致这些自由基更容易定位在最佳生长区。因此，衬底温度一直是研究最多的沉积参数。至于温度参数在PECVD工艺而言，除了衬底温度，气体温度（Tg）美联储在PECVD反应室在辉光放电是定制的a-Si的性能参数：H薄膜的新工艺。事实上，TG PECVD系统的变化可以影响等离子体的能量在辉光放电，并最终改变了薄膜的性能。根据马丁吕，当薄膜制作接近前后颗粒的形成机制在a-Si∶H薄膜，薄膜性能对TG的相关性比衬底温度更为显著。然而，大多数的研究到目前为止只集中在衬底温度的影响。在我们以前的研究中，我们报道的气体温度对磷的结构演化的影响掺杂的a-Si∶H薄膜的拉曼光谱。结果表明，存在的无定形网络逐步有序，在不久的表面和内部的Tg增加区域，导致更高质量的a-Si∶H 薄膜。但是进一步的调查在TG的影响的结构和光电特性：H薄膜还没做好，这正是本文的目的。
在这项研究中，用不同的气体温度的PECVD沉积薄膜。使用多种表征技术研究了薄膜的性能，包括原子力显微镜（AFM），傅立叶变换红外光谱（FTIR），拉曼光谱，电子自旋共振（ESR），光谱椭偏仪（SE），在紫外线–可见区和电气测量的光学传输的测量。
2.实验细节
2.2 样品的制备
用纯硅烷PECVD方法制备的a-Si:H薄膜：我们的PECVD系统配备了一个平行板电极，如图1所示:两个电极和分离的面积为220平方厘米和2厘米,分别为13.56兆赫的频率和100 MW／cm2功率密度应用于上电极和下电极接地。PECVD系统是在一个给定的4小时在反应室达到平衡温度举行。严格按照以下标准的程序,所有的衬底进行清洗，以确保沉积衬底和薄膜之间的附着力好之前。在洗涤剂溶液清洗后的衬底上，立即受到酒精的超声波清洗，序列中的丙酮和去离子水10分钟。基板被固定在样品架，上面的等离子区，避免不良大颗粒污染。基板的热源来自上层加热单元（钨丝）的沉积过程中。气体的热源加热带和较低的加热单元（钨丝）。下加热单元作为保温。值得一提的是，在我们的情况下，气体的温度是名义上的，因为它不是直接测量。SiH4气体总流量为40 sccm（标准立方厘米每分钟）在所有的沉积。沉积压力为60 Pa的所有样品的制备，衬底温度固定在250°C。
2.2表征方法
分析了键合形成的a-Si∶H薄膜，布鲁克张量27傅立叶变换红外光谱（FTIR）装置是在室温下进行，并在环境湿度控制在一个较低的水平（相对湿度70%）。拉曼光谱，在后向散射的几何形状，使用JYHR800光谱仪进行的，是用来对短程和中程尺度的非晶硅网络秩序的变化研究。入射激光功率低于0.3 m W和梁的失焦的在一个直径2μm减少由于激光照射，从而提高测量精度的加热效果一圈。ESR测量是在配备BRUKER ESP4105光谱仪双腔温度的房间里进行的，这与20兆瓦的微波功率操作相同。原子力显微镜（SPA400）使用硅悬臂在轻敲模式图像获得。此外，薄膜的质量密度采用浮选法测量。
在光的分析，我们认为是介电函数ε（Ε）a-Si∶H薄膜采用SE测量。由于硒是一种间接的方法，该ε（Ε）通过使用点对se850光谱椭偏仪数据反演程序计算了样品的光谱（ψ，△），在ψ表示该偏振光平行和垂直于入射平面的反射系数的振幅比，和△是两个组件之间的相移。为了计算ε（Ε）a-Si∶H薄膜，适当的建立光模型。在我们的例子中，光学模型由环境/表面粗糙层/散层/衬底（K9玻璃）。表面粗糙度层被建模为50%的a-Si 的混合物：H（或体层的a-Si）使用布鲁格曼有效介质近似（EMA）和50%的空隙。在测量
过程中，最适合采用最小均方误差函数的实现。在紫外–可见光区域的光传输的测量使用岛津U v-1700紫外可见分光光度计进行的。
暗电导率σ（T）的薄膜，使用Keithley 4200半导体特性测试系统在V /我配置的输入阻抗大于105Ω测量。使用especesl-02ka高低温试验箱的温度稳定性小于0.1±°C测定的暗电导率的温度依赖性。
图1 PECVD的系统结构示意图。
3.结果与讨论
3.1 a-Si:H薄膜的结构特性
通过AFM观察a-Si的形态特性的信息：H薄膜可以提取。在我们的例子中，扫描是在1 M x 1 M地区μ×μ与轻敲模式进行。在图2中，我们提出的三维原子力显微镜图像的样品沉积分别在TG的室温（RT），80°C，130°C和160°C。这是在图2中的地形，有一个明显的趋势。当TG是设置在RT，块的横向尺寸比其他三个样品大得多。TG = RT的AFM 图像具有最大的表面粗糙度均方根（RMS）为3.63 nm的表面粗糙度。顺序从1.84纳米到1.50纳米的RMS值降低，TG增加80°C ，160°C薄膜的生长要经过两个阶段的不同，岛上生长和聚结。根据德雷维伦和同事观察，在发生合并时表面粗糙度基本不变的，薄膜继续增长时间。因此TG修改表面粗糙度的差异归因于不同的成核位点。
ESR是其中的几个实验，给出关于缺陷[ 10 ]的结构信息。图3给出了归一化的ESR 光谱的一阶导数：H薄膜沉积在不同的Tg。电子自旋密度（NS）和g因子中的插图所示。可以看出，G值的所有a-Si∶H薄膜的近2.0055。理论计算和实验证据表明，2.0055 g值
