nc-Si／SiN_x超晶格薄膜实现Nd

采用射频磁控反应溅射法制备a—Si／SiN。超晶格薄膜材料，热退火后形成纳米Si晶粒。把nc—Si／SiN，薄膜作为饱和吸收体插入Nd

Nonlinear Optical Properties of AI-Doped nc-Si-SiO_2 Composite Films

The nonlinear optical properties of Al-doped nc-Si-SiO_2 composite films have been investigated using the time-resolved four-wave mixing technique with a femtosecond laser. The off-resonant third-order nonlinear susceptibility is observed to be 1.0 × 10~(-10) esu at 800nm. The relaxation time of the optical nonlinearity in the films is as short as 60fs. The optical nonlinearity is enhanced due to the quantum confinement of electrons in Si nanocrystals embedded in the SiO_2 films. The enhanced optical nonlinearity does not originate from Al dopant because there are no Al clusters in the films.

(p)nc-Si:H/(n)c-Si异质结变容二极管

采用等离子体增强化学气相沉积技术和电子束蒸发技术制备了一种新型的线性缓变异质结变容二极管--Au/Cr合金(电极)/multi-layer(p)nc-Si:H/(n)c-Si/(电极)Au/Ge合金结构.I-V,C-V,G-f以及DLTS的测试结果表明:其电容变化系数远大于单晶硅线性缓变异质结的电容变化系数,正向导电机制符合隧穿辅助辐射-复合模型,这是nc-Si:H层中nc-Si晶粒的量子效应所致;反向电流主要由异质结中空间电荷区的产生电流决定,且反向漏电流小,反向击穿电压高,表现出较好的整流特性.

纳米硅(nc-Si:H )/晶体硅(c-Si)异质结太阳电池的数值模拟分析

运用美国宾州大学发展的AMPS程序模拟分析了n-型纳米硅(n+-nc-Si:H)/p-型晶体硅(p-c-Si)异质结太阳电池的光伏特性.分析表明,界面缺陷态是决定电池性能的关键因素,显著影响电池的开路电压(VOC)和填充因子(FF),而电池的光谱响应或短路电流密度(JSC)对缓冲层的厚度较为敏感.对不同能带补偿(bandgap offset)的情况所进行的模拟分析表明,随着ΔEc的增大,由于界面态所带来的开路电压和填充因子的减小逐渐被消除,当ΔEc达到0.5eV左右时界面态的影响几乎完全被掩盖.界面层的其他能带结构特征对器件性能的影响还有待进一步研究.最后计算得到了这种电池理想情况下(无界面态、有背面场、正背面反射率分别为0和1)的理论极限效率ηmax=31.17% (AM1.5,100mW/cm2,0.40-1.10μm波段).

稳定、优质nc-Si/a-Si:H薄膜的研制和特性分析

利用等离子体增强化学气相沉积技术研制出了优质稳定的氢化非晶-纳米晶两相结构硅薄膜.薄膜的光电导率相对于器件质量的非晶硅有两个数量级的提高;光敏性也较好,光、暗电导比可以达到104,此外薄膜的光电导谱具有更宽的长波光谱响应.更为重要的是薄膜的光致退化效应远小于典型的非晶硅薄膜,在光强为50mW/cm2的卤钨灯光照24h后,光电导的衰退小于10%.这种薄膜优良的光电性能源于薄膜中的非晶母体的存在使其在光学跃迁中的动量选择定则发生松弛,因而具有大的光学吸收系数和较高的光敏性;相对于典型非晶硅而言,薄膜的中程有序度得到了较大的改善,并具有小的深隙态密度;薄膜中存在的纳米尺寸的微晶颗粒,提供了光生载流子的复合通道,在非晶母体中的电子空穴对可以转移到微晶颗粒中进行复合,这样抑制了非晶母体中的非辐射复合,从而降低了光致亚稳缺陷产生的概率.

掺铒nc-Si/SiO_2薄膜中nc-Si和Er~(3+)与非辐射复合缺陷间相互作用对薄膜发光特性的影响

对nc-Si/SiO_2薄膜中纳米硅(nc-Si)、Er~(3+)和非辐射复合缺陷三者间的关系作了研究.在514.5 nm光激发下,nc-Si/SiO_2薄膜在750nm和1.54μm处存在较强的发光,前者与薄膜中的nc-Si有关,后者对应于Er~(3+)从第一激发态4I13/2到基态4I15/2的辐射跃迁.随薄膜中Er3+含量的提高,1.54μm处的发光强度明显增强,750 nm处的发光强度却降低.H处理可以明显增强薄膜的发光强度,但是对不同退火温度样品,处理效果却有所不同.根据以上实验结果,可得如下结论:在nc-Si颗粒附近的Er~(3+)和其他的缺陷组成了nc-Si颗粒内产生的束缚激子的非辐射复合中心,束缚激子通过Er~(3+)的非辐射复合,激发Er~(3+)产生1.54μm处的发光,同时降低了750nm处的发光强度.nc-Si颗粒附近其他非辐射复合中心的存在会降低Er~(3+)被激发的概率,引起1.54μm处的发光强度降低.

掺硼nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）生长的系列掺硼氢化纳米硅（nc-Si:H）薄膜中纳米硅晶粒（nanocrystalline silicon，简称nc-Si)有择优生长的趋势。用HRTEM、XRD、Ramam等方法研究掺硼nc-Si:H薄膜的微观结构时发现：掺硼nc-Si:H薄膜的XRD只有一个峰，峰位在2θ≈47°，晶面指数为（220），属于金刚石结构。用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析掺硼nc-Si:H薄膜择优生长的原因是：适当的电场作用引起序参量改变，导致薄膜在适当的自由能范围内nc-Si的晶面择优生长。随着掺硼浓度的增加，nc-Si:H薄膜的晶态率降低并逐步非晶化。nc-Si随射频功率密度的增大而长大，但晶态率降低。nc-Si随衬底温度升高而长大，晶态率提高。nc-Si随射频功率密度的增大而长大，晶态率增大的趋势平缓。但未发现掺硼浓度、稀释比、衬底温度、射频功率密度的变化引起薄膜中nc-Si晶面的择优生长。

掺杂nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

发现PECVD生长的系列掺杂氢化纳米硅（nc-Si:H）薄膜中纳米硅晶粒（nc-Si）有择优生长的趋势。用Raman、XRD、AFM、HRTEM等方法研究其微观结构时发现：掺磷的nc-Si:H薄膜XRD峰位的二倍衍射角约为33~°。掺硼nc-Si:H薄膜的XRD峰位的二倍衍射角约为47~°。用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析得到：较高的衬底温度引起序参量改变，使掺磷nc-Si:H薄膜中nc-Si的晶面择优生长。适当的电场作用引起序参量改变，导致掺硼nc-Si:H薄膜在一定的身由能密度范围内nc-Si的晶面择优生长。

Nonlinear Absorption Properties of nc-Si∶H Thin Films

于2010-11-23批量导入

(n)nc-Si:H/(p)c-Si异质结中载流子输运性质的研究

采用常规等离子体增强化学气相沉积工艺，以高H_2稀释的SiH_4作为反应气体源和PH_3作为磷原子的参杂剂，在p型(100)单晶硅C(p)c-Si)衬底上，成功地生长了施主掺杂型纳米硅膜C(n)nc-Si:H),进而制备了(n)nc-Si;H/(p)c-Si异质结，并在230-420K温度范围内实验研究了该异质结的I-V特性。结果表明，(n)nc-Si:H/(p)c-Si异质结为一典型的突变异质结构，具有良好的温度稳定性和整流特性。正向偏压下，该异质结的电流输运机理为复合－隧穿模型。当正向偏压V_F<0.8V时，电流输运过程由复合机理所支配；而当V_F>1.0V时由隧穿机理决定。反向偏压下，该异质结具有良好的反向击穿持性。

nc-Si/SiO_2多层薄膜的三阶非线性光学性质

于2010-11-23批量导入

掺杂nc-Si∶H膜的电导特性

于2010-11-23批量导入

测试温度对nc-Si:H膜光致发光特性的影响

利用常规等离了体化学气相沉积(PECVD)工艺制备了nc-Si:H膜,并对其光致发光(PL)特性从10～250K温度范围内进行了变温测量。实验结果指出，随着测试温度升高，PL峰值能量发生了54meV的红移，PL强度在T>80K后呈指数下降趋势。PL峰值能量的红移起因于带隙的收缩，而PL强度的减弱则是由于非辐射复合起了主导作用。

nc-Si:H/c-Si量子点二极管中的共振隧穿特性分析

采用常规PECVD工艺，在N型单晶硅(c-Si)衬底上沉积薄层纳米Si(nc-Si)膜，并进而制备了nc-Si:H/c-Si量子点二极管。在10～100K温度范围内实验研究了该结构的σ-V和I-V特性。结果指出，当反向偏压为-7～-9V时，无论在σ-V还是在I-V特性曲线上都观测到了近乎等间距的量子化台阶，此起因于在nc-Si:H膜中具有无序排布且粒径大小不一的Si微晶粒中，由于微晶粒中能级的量子化而导致的共振隧穿现象。如果进一步改进膜层生工艺，以制备出具有趋于有序排布、尺寸均匀和粒径更小的Si微晶粒的nc-Si:H膜，有可能实现更高温度范围内的共振隧穿。

Characterization of diphasic nc-Si/a-Si : H thin films and solar cells

Hydrogenated silicon films with diphasic structure have been prepared by using a new regime of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in the region adjacent to the phase transition from amorphous to crystal. line state. The photoelectronic and microstructural properties of the films have been characterized by the constant photocurrent method (CPM), Raman scattering and nuclear magnetic resonance (NMR). In comparison with typical hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H), these diphasic films with a crystalline fraction less than 0.3 show a similar optical absorption coefficient, lower deep-defect densities and higher stability upon light soaking. By using the diphasic nc-Si/a-Si films a p-i-n junction solar cell has been prepared With an initial efficiency of 8.51 % and a stabilized efficiency of 8.02 % on an area of 0.126 cm(2) (AM1.5, 100 mW/cm(2)).