基于离子束辅助沉积生长柔性类单晶硅的方法

通过离子束辅助沉积(IBAD)和射频磁控溅射(RFMS)的方法在低成本、柔性且轻质的金属箔基板上异质外延生长类单晶硅薄膜.在整个过程中,类单晶的Ge被用作晶格匹配的缓冲层进行Si的外延生长,其中Ge的基材来源于用IBAD法制备的双轴织构的氧化物过渡层.通过SixGe1-x的梯度溅射进行Ge与Si之间的过渡,减少其界面缺陷.生长出的外延硅沿[001]方向高度取向,具有强烈的双轴织构,电子背散射衍射结果显示生长的类单晶硅薄膜具有小角度晶界,并且超过98％的晶粒与晶粒间的取向差小于2°.透射电子显微镜(TEM)的电子衍射图也证实了薄膜的类单晶性质.Raman光谱显示硅薄膜具有高的结晶度,结晶度几乎可与单晶硅片相媲美.与没有SixGe1-x缓冲层的Si薄膜相比,具有缓冲层的Si薄膜表现出更好的织构、结晶度和更少的缺陷.在电性能方面,测得的n-Si薄膜掺杂浓度约为5×1018 cm-3,电子迁移率为110 cm2/(V·s).因此,采用RFMS和IBAD的方法可以为在柔性和低成本的非晶衬底上直接沉积高电子迁移率半导体薄膜提供一种新思路,这种新思路也为高性能印刷电子、柔性太阳电池和柔性电子应用提供了新的机会.