非晶矽薄膜中的矽氫 (Si-H) 量測
為提高晶態矽太陽能電池的效率，正面及背面的鈍化非常重要，以降低載流子的複合速率。傅立葉轉換紅外線光譜儀 (FTIR) 可對鈍化薄膜使用的氫化非晶矽 (a-Si:H) 材料，有效評估其中所含的矽氫。
本報告說明氫化非晶矽薄膜中的矽氫峰量測結果。
我們使用透射法搭配單次反射衰減全反射率 (ATR) 配件 (MIRacle Ge 棱鏡)，以 ATR 法進行量測。
樣品為不同厚度 (11 nm、22 nm、45 nm、90 nm) 的氫化非晶矽薄膜，形成於矽基體上。
圖 1 顯示透射法的量測結果，在 2,000 cm -1附近確認有輕微吸收。
圖 2 顯示 2,000 cm -1 附近基準值校正後的放大圖。
在 2,000 cm-1附近確認有矽氫引起的吸收。
峰的高波長一側斜率較緩，這是矽氫 Si-H 2在 2,100 cm-1附近確認有輕微吸收。
圖 1. 使用透射法量測的矽基體上氫化非晶矽 (a-Si:H) 光譜
圖 2. 使用透射法量測的氫化非晶矽光譜
其次，使用單次反射 ATR 配件量測相同的樣品。
圖 3 顯示基準值校正後的數據，縱軸刻度與圖 2 相同。
相較於透射法，量測靈敏度大幅提高，達到兩倍以上的強度，顯示此方法可有效量測厚度約 10 nm 的薄膜。
圖 3. 以單次反射 ATR 方法量測的氫化非晶矽光譜
量測條件
Instrument: IRAffinity-1
Resolution: 4 cm-1
Integration: 40
Purge gas: Dried air
樣品提供：東京工業大學科學與工程學院物理電子學系副教授 Shinsuke Miyajima。
Single Reflection ATR Accessory (MIRacle)
樣品與直徑約 2 mm 的棱鏡接觸，液體樣品可以滴在棱鏡上進行量測，塑膠、纖維、薄膜、粉末及其他固體樣品，直接壓在棱鏡表面即可量測。