高级检索

ISSN1001-3806CN51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

连续氩氪离子激光晶化非晶硅薄膜的研究

周德让 段国平 陈俊岭 韩俊鹤 黄明举

引用本文:
Citation:

连续氩氪离子激光晶化非晶硅薄膜的研究

    作者简介: 周德让(1989- ),男,硕士研究生,现主要从事激光晶化法制备多晶硅薄膜的研究。.
    通讯作者: 黄明举, hmingju@163.com
  • 基金项目:

    省部共建河南大学科研基金资助项目(SBGJ090513)

  • 中图分类号:

    O484.1

Study about continuous Ar+Kr+laser crystallization of amorphous silicon thin film

    Corresponding author: HUANG Ming-ju, hmingju@163.com
  • CLC number:

    O484.1

  • 摘要: 为了研究连续激光晶化非晶硅薄膜中激光功率密度对晶化效果的影响,利用磁控溅射法制备非晶硅薄膜,采用连续氩氪混合离子激光器对薄膜进行退火晶化,用显微喇曼光谱测试技术和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜在5ms固定时间下不同激光功率密度对晶化效果的影响,并对比了普通玻璃片和石英玻璃两种衬底上薄膜晶化过程的差异。结果表明,在一定激光功率密度范围内(0kW/cm2~27.1kW/cm2),当激光功率密度大于15.1kW/cm2时,普通玻璃衬底沉积的非晶硅薄膜开始实现晶化;随着激光功率密度的增大,晶化效果先逐渐变好,之后变差;激光功率密度增大到24.9kW/cm2时,薄膜表面呈现大面积散落的苹果状多晶硅颗粒,晶粒截面尺寸高达478nm ;激光功率密度存在一个中间值,使得晶化效果达到最佳;石英衬底上沉积的非晶硅薄膜则呈现与前者不同的结晶生长过程,当激光功率密度为19.7kW/cm2时,薄膜表面呈现大晶粒尺寸的球形多晶硅颗粒,并且晶粒尺寸随着激光功率密度的增大而增大,在 27.1kW/cm2处晶粒尺寸达到最大5.38m。研究结果对用连续激光晶化法制备多晶硅薄膜的研究具有积极意义。
  • [1]

    YUAN Z J, LOU Q H, ZHOU J, et al. Laser-induced crystallization of polycrystalline silicon thin films[J]. Laser Optoelectronics Progress,2007(11):52-57(in Chinese).
    [2]

    VOUTSAS A T. A new era of crystallization:advances in polysilicon crystallization and crystal engineering[J]. Applied Surface Science,2003,208/209:250-262.
    [3]

    YUAN Z J, LOU Q H, ZHOU J, et al. Flat-top green laser crystallization of amorphous silicon thin film[J]. Chinese Journal of Lasers,2009,36(1):205-209(in Chinese).
    [4]

    DAO V A, HAN K M, HEO J K, et al. Fabrication of polycrystalline silicon thin films on glass substrates using fiber laser crystallization[J]. Thin Solid Films,2009,517(14):3971-3974.
    [5]

    TSAI Ch Ch, LEE Y J, WANG J L, et al. High-performance top and bottom double-gate low-temperature poly-silicon thin film transistors fabricated by excimer laser crystallization[J]. Solid-State Electronics,2008,52(3):365-371.
    [6]

    CHEN Y S, YANG S E, LU J X, et al. Microstructure of microcrystalline silicon film by plasma enhanced CVD[J]. Journal of Synthetic Crystals,2005,34(4): 753-759(in Chinese).
    [7]

    REM J B, de LEUW M C V, HOLLEMAN J, et al. Furnace and rapid thermal crystallization of amorphous GexSi1-x and Si for thin film transistors[J]. Thin Solid Films,1997,296(1/2): 152-156.
    [8]

    SINGH R,FAKHRUDDIN M,POOLE K F. Rapid photothermal processing as a semiconductor manufacturing technology for the 21st century[J]. Applied Surface Science,2000,168(1/4):198-203.
    [9]

    TANG Zh X, SHEN H L, HUANG H B, et al. Preparation of high quality polycrystalline silicon thin films by aluminum-induced crystallization[J]. Thin Solid Films,2009,517(19): 5611-5615.
    [10]

    KUO C C. Observation of explosive crystallization during excimer laser annealing using in situ time-resolved optical reflection and transmission measurements[J]. Journal of Materials Processing Technology,2009,209(6):2978-2985.
    [11]

    MICHAUD J F, ROGEL R, MOHAMMED-BRAHIM T, et al. CW argon laser crystallization of silicon films: structural properties[J]. Journal of Non-Crystalline Solids,2006,352(9/20): 998-1002.
    [12]

    ROSSI M C, SALVATORI S, BURCHIELLI M, et al. Optical and electrical properties of silicon nanocrystals formed by CW laser irradiation of amorphous silicon oxides[J]. Thin Solid Films,2001,383(1/2):267-270.
    [13]

    PARK S J, KU Y M, KIM K H, et al. CW laser crystallization of amorphous silicon; dependence of amorphous silicon thickness and pattern width on the grain size[J]. Thin Solid Films,2006,511(7): 243 -247.
    [14]

    XU E M, YUAN C, WANG J P, et al. In-situ raman spectroscopic study on the crystallization of amorphous silicon thin films with a 532nm continuous-wave laser[J]. Journal of Light Scattering,2008,20(3):258-264(in Chinese).
    [15]

    CHEN J L,DUAN G P, HUANG M J. Influence of laser energy on average size of Si nanoparticles deposited in thin film[J].Laser Technology,2012,36(3):322-325(in Chinese).
    [16]

    DUAN G P, CHEN J L, HAN J H, et al. Raman spectroscopic study of the crystallization of intrinsic amorphous silicon thin films with a 488nm continuous-wave laser[J].Acta Photonica Sinica,2011,40(11):1657-1661(in Chinese).
    [17]

    TOET D, SMITH P M, SIGMON T W, et al. Laser crystallization and structural characterization of hydrogenated amorphous silicon thin films[J]. Journal of Applied Physics,1999, 85(11):7914-7917.
    [18]

    MAVI H S, JAIN K P, SHUKLA A K, et al. Raman study of cw laser-induced crystallization of a-Si:H films on quartz and sapphire substrates[J]. Journal of Applied Physics,1991,69(6): 3696-3701.
  • [1] 段国平陈俊领周德让韩俊鹤黄明举 . 本征非晶硅薄膜的准分子激光晶化. 激光技术, 2013, 37(2): 151-154. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.02.004
    [2] 姜银方应才苏刘赤荣石朝阳周桂生 . 激光功率密度对板料激光冲击成形性能的影响. 激光技术, 2010, 34(1): 95-98. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.027
    [3] 阿不都热苏力·阿不都热西提艾尔肯·扎克尔帕尔哈提·吐尼亚孜 . 激光功率密度对自生磁场和电子热传导的影响. 激光技术, 2013, 37(1): 134-138. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.01.033
    [4] 侯占杰唐星罗穆伟王振李运波朱玉斌 . 激光诱导化学液相沉积Fe膜的研究. 激光技术, 2016, 40(1): 136-140. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.030
    [5] 王成马莹张贵彦肖孟超甘志宏缪同群钱龙生 . 薄膜应力激光测量方法分析. 激光技术, 2005, 29(1): 98-100.
    [6] 李玉瑶王菲孙同同 . 薄膜激光损伤阈值标定技术. 激光技术, 2021, 45(6): 729-734. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.06.009
    [7] 何长涛马孜陈建国赵汝进 . 基于小波变换的薄膜激光损伤识别. 激光技术, 2007, 31(2): 131-133,136.
    [8] 常艳贺金春水邓文渊李春 . 193nm薄膜激光诱导损伤研究. 激光技术, 2011, 35(3): 308-311. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.03.006
    [9] 张大伟贺洪波邵建达范正修 . 离子束辅助沉积制备高功率激光薄膜的研究. 激光技术, 2008, 32(1): 57-60.
    [10] 周维军袁永华张大勇桂元珍江继军 . 1.06μm连续激光辐照TiO2/SiO2薄膜元件的损伤效应研究. 激光技术, 2006, 30(1): 76-77,81.
    [11] 陈传忠姚书山包全合张亮雷廷权 . 脉冲激光沉积羟基磷灰石薄膜的研究现状. 激光技术, 2004, 28(1): 74-77.
    [12] 常艳贺金春水李春邓文渊靳京城 . ArF准分子激光对氟化物高反射薄膜的诱导损伤. 激光技术, 2014, 38(3): 302-306. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.004
    [13] 李玉瑶张婉怡刘喆李美萱付秀华S-on-1测量方式下薄膜激光损伤的累积效应. 激光技术, 2018, 42(1): 39-42. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.01.008
    [14] 崔文东张鹏翔刘翔张国勇谈松林戴永年 . 巨磁阻薄膜激光感生电压的温度稳定性研究. 激光技术, 2007, 31(6): 636-638.
    [15] 刘国芳高传玉杨晓红马明李奇军 . 激光驱动飞片加载下基体/薄膜层裂微成形研究. 激光技术, 2012, 36(3): 298-300.
    [16] 周维军袁永华桂元珍 . 激光辐照TiO2/SiO2薄膜损伤时间简捷测量. 激光技术, 2007, 31(4): 381-383.
    [17] 陈俊领段国平黄明举 . 激光能量对沉积纳米Si薄膜晶粒尺寸的影响. 激光技术, 2012, 36(3): 322-325.
    [18] 李勇张辉周小芳张鹏翔 . 氧压对Zn1-xAlxO薄膜结构的影响及激光感生电压效应. 激光技术, 2011, 35(1): 130-132,140. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.035
    [19] 戴罡陆建王斌刘剑倪晓武 . 脉宽1ms和10ns的激光损伤光学薄膜元件的比较分析. 激光技术, 2011, 35(4): 477-480,542. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.010
    [20] 李晓平周凤晴卢宏王金华陈清明李翱 . 用于高功率CO2激光器反射镜的研究. 激光技术, 1995, 19(2): 70-73.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  3203
  • HTML全文浏览量:  572
  • PDF下载量:  584
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-07
  • 录用日期:  2013-01-26
  • 刊出日期:  2013-09-25

连续氩氪离子激光晶化非晶硅薄膜的研究

    通讯作者: 黄明举, hmingju@163.com
    作者简介: 周德让(1989- ),男,硕士研究生,现主要从事激光晶化法制备多晶硅薄膜的研究。
  • 1. 河南大学 物理与电子学院 河南省光电信息材料与器件重点学科开放实验室, 开封 475001
基金项目:  省部共建河南大学科研基金资助项目(SBGJ090513)

摘要: 为了研究连续激光晶化非晶硅薄膜中激光功率密度对晶化效果的影响,利用磁控溅射法制备非晶硅薄膜,采用连续氩氪混合离子激光器对薄膜进行退火晶化,用显微喇曼光谱测试技术和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜在5ms固定时间下不同激光功率密度对晶化效果的影响,并对比了普通玻璃片和石英玻璃两种衬底上薄膜晶化过程的差异。结果表明,在一定激光功率密度范围内(0kW/cm2~27.1kW/cm2),当激光功率密度大于15.1kW/cm2时,普通玻璃衬底沉积的非晶硅薄膜开始实现晶化;随着激光功率密度的增大,晶化效果先逐渐变好,之后变差;激光功率密度增大到24.9kW/cm2时,薄膜表面呈现大面积散落的苹果状多晶硅颗粒,晶粒截面尺寸高达478nm ;激光功率密度存在一个中间值,使得晶化效果达到最佳;石英衬底上沉积的非晶硅薄膜则呈现与前者不同的结晶生长过程,当激光功率密度为19.7kW/cm2时,薄膜表面呈现大晶粒尺寸的球形多晶硅颗粒,并且晶粒尺寸随着激光功率密度的增大而增大,在 27.1kW/cm2处晶粒尺寸达到最大5.38m。研究结果对用连续激光晶化法制备多晶硅薄膜的研究具有积极意义。

English Abstract

参考文献 (18)

目录

    /

    返回文章
    返回