随着半导体材料及其加工工艺的不断发展,半导体器件在军用和民用领域已经得到了广泛的应用。以单晶硅为基础,采用不同的几何结构和不同的工艺,已经研制出了种类繁多、功能用途各异的硅器件。而如何提高半导体器件的工作效率,制备出高效能的半导体器件,始终是研究者和工程师们的努力方向。其中,深入探索和研究半导体硅器件的界面优化,意义重大。氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜具有电阻温度系数大、光吸收率高、禁带宽度可控等特点,且由于具备基片种类不限、可大面积低温沉膜、生产工艺简单、与传统硅半导体工艺兼容等优势,在薄膜太阳能电池、薄膜晶体管以及红外探测器等领域具有良好的应用前景。但是,非晶硅薄膜自身存在的缺陷较多,在与晶体硅或其它基底构建各种异质结结构时,界面质量的好坏,会直接影响到硅基器件的性能发挥。因而,非晶硅薄膜及其与晶体硅构成的界面质量控制与优化研究,是一个重要的基础性研究课题。本文采用射频磁控溅射工艺制备氢化非晶硅薄膜,研究了不同氢气流量以及热处理退火对薄膜微观结构和光电性能的影响,通过构建非晶硅/晶体硅异质结,尝试用晶体硅少子寿命间接表征非晶硅薄膜中的缺陷。研究发现,氢气通入量的不同,使得氢化非晶硅薄膜中的Si-H键发生了明显变化,薄膜微结构随之发生演变,而热处理退火工艺对非晶硅/晶体硅界面优化的效果起到了至关重要的作用。当氢气流量为15 sccm、热处理退火1h,发现用氢化非晶硅薄膜钝化晶体硅表面的效果最佳,可使双面抛光单晶硅的少子寿命提高将近4倍。氢气流量改变和是否进行退火,对氢化非晶硅薄膜表面粗糙度、含氢量、非晶网络有序度以及薄膜自身缺陷等,都会有不同程度的影响。值得关注的是,氢离子的反刻蚀作用和热处理退火中的氢溢出,一定程度上减少了薄膜中的缺陷,改善了界面优化效果。当达到一定值后,继续提高氢气流量,薄膜中的氢含量反而降低,氢的反刻蚀作用发挥作用,少子寿命得到提高。此外,退火样品与未退火样品比较,少子寿命提高达80%,这是由于薄膜内部硅氢成键得到改善、降低了界面处半导体材料的表面活性,有利于在界面处激子的解离和载流子的传输。