硅薄膜椭偏表征研究及其太阳电池制备中的应用

admin · 发表于 2024-1-16 09:56:03

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太阳电池作为重要的可再生能源，其重要性日益受到各国政府的重视。在环境题目和能源题目的影响和世界各国政府的关注下太阳电池产业获得了飞速的发展。椭偏测量具有非破坏性，非扰动性，非苛刻性，测量的灵敏度和精度高，可以同时测量薄膜材料的光学参数和厚度等优点，其在半导体工业和薄膜工业中具有广泛的应用。本文介绍了HIT电池的制备工艺，说明了不同N层和I层硅薄膜厚度对HIT电池性能的影响，并分析了其原因，阐述了硅薄膜厚度的准确测量和控制对制备HIT电池的重要性。在介绍椭偏测量的基本理论的基础上，从琼斯矩阵理论出发推导了PCSAD结构的椭偏仪的消光条件，分析了起偏器，检偏器，补偿器的方位角偏差和元件缺陷对椭偏参数的影响，讨论了1/4波片的实际延迟角度为95度和入射角度偏离时对不同样品椭偏参数测量的影响和消光角度的影响，指出了修正入射角的办法。在介绍单纯形搜索算法，模拟退火算法，粒子群算法等优化算法的原理和应用的基础上，探讨了抛光硅片上的氧化层、抛光硅片上的硅薄膜、K9玻璃上的硅薄膜这三种样品实例的椭偏测量和数据建模求解特点。充分利用了单角度测量、双角度、三角度、十角度，透射和椭偏结合等方法，分别研究了对其数据建模分析的实例。最后认为硅片上的氧化层椭偏测量适合采用拟合厚度的方法来处理，处理椭偏光谱数据是需要考虑粗糙层，透射和椭偏结合的方法最适合测量较薄的硅薄膜。重点分析了5min的I层硅薄膜的样品，分析了十角度下厚度测量的不确定性，其唯一性区间大小为16nm。采用椭偏和透射结合的方法测量时，其厚度唯一性区间大小降至0.02nm，测量的厚度为30.46nm。采用椭偏和透射结合的方法分析了一系列K9玻璃上的I层和N层硅薄膜，成功表征了厚度在5nm～60nm之间的硅薄膜，I层的折射率变化范围一般在2.8～3.8之间，消光系数变化范围在0.03～0.12之间。N层的折射率的变化范围2.8～4.0，消光系数的变化范围为0.04～0.13。

硅薄膜椭偏表征研究及其太阳电池制备中的应用

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