原子层沉积下AlOx薄膜厚度对p型c-Si表面钝化及寿命影响深入研究

原子层沉积法中AlOx薄膜厚度对表面钝化效果的研究是关于使用先进的薄膜技术来优化p型制绒单晶硅(c-Si)表面性能的重要课题。本文由谢洪丽、张炳烨和王雨钧等人合作，他们在中国科技论文在线上发表了一篇首发论文，探讨了如何通过精确控制原子层沉积(ALD)过程中AlOx薄膜的生长周期，实现不同厚度的薄膜制备。 首先，研究者们通过改变生长周期，成功地在c-Si表面生长出一系列不同厚度的AlOx薄膜，这些薄膜的厚度直接影响其对硅表面的钝化性能。钝化是通过减少硅表面的氧化态杂质和缺陷，提高材料的电学稳定性，从而增强其在太阳能电池应用中的表现。 利用场发射扫描电镜(FESEM)对薄膜的表面形貌进行了详细分析，结果显示，随着AlOx钝化膜厚度的增加，样品的反射率显著下降，从10.12%降低到0.96%，这表明AlOx不仅具有出色的钝化效果，还能够有效地减少光的反射损失，提高电池的能量转化效率。 进一步的实验测量了不同厚度AlOx薄膜对少子有效寿命(τeff)的影响。研究发现，随着薄膜厚度的增大，少子寿命从6.67μs增加到29.28μs（在特定的杂质浓度下，如∆p=1×1015cm-3），达到最佳值时，即AlOx薄膜厚度为32nm。这说明厚度适中的AlOx薄膜能更有效地抑制少子复合，延长半导体的寿命。 电容-电压(C-V)测试揭示了AlOx薄膜内部的电荷特性，观察到随着薄膜厚度的增加，C-V曲线呈现出正向移动，表明存在固定的负电荷，且厚度为32nm的薄膜中固定负电荷的数量最多。这种场钝化效应对于p型半导体的性能提升尤为关键，意味着更厚的AlOx薄膜在提供钝化的同时，增强了半导体的电学隔离性能。 总结来说，该研究深入探究了AlOx薄膜厚度与c-Si表面钝化效果的关联，为优化太阳能电池的制程和性能提供了重要的科学依据。通过精确控制AlOx薄膜的生长，可以在不牺牲效率的前提下，显著改善p型c-Si的稳定性，这对于推动高效、低成本的太阳能电池技术的发展具有重要意义。