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微晶硅(μc-Si:H)材料在薄膜太阳电池和薄膜晶体管等大面积电子学方面具有明确的应用前景。HWCVD技术由于具有沉积速率高、气体分解充分和设备简单等优点，因此采用HWCVD技术高速沉积器件质量的μc-Si:H薄膜成为当前研究的热点。本文研究了μc-Si:H薄膜高速沉积参数的优化、薄膜微结构及光电性质、HWCVD中的气相反应过程和薄膜生长机制等内容，得到的主要结果如下：
1)系统研究了在两根平行绕圈热丝下热丝温度、氢稀释度、热丝与衬底的间距、沉积气压与气体总流量对于μc-Si:H薄膜沉积速度、晶化度以及光电性能的影响。结果表明，a)随着沉积气压的升高，薄膜的晶态比先升高后降低，而沉积速度直线上升后达到饱和。b)随着气体总流量的增加，沉积速度变快，样品的晶化率下降，光敏性变好。c)给出了沉积气压与反应气体总流量为参数的沉积相图，低流量和低气压下薄膜更易晶化。d)在高速沉积下分别尝试了采用氢调制技术和等离子体辅助技术提高薄膜的致密度，从而改善样品质量。e)在优化的沉积参数下制备了沉积速度为2.0nm/s的微晶硅薄膜，薄膜的晶态比约为60％，暗电导率为10-7Ω-1cm-1，光电导率为10-5Ω-1cm-1，低能端吸收系数约为2cm-1。
2)HWCVD反应动力学的尝试性研究。a)数值模拟计算。通过数值模拟给出了进入腔体的气体在不同的分解效率下基元的浓度随着反应时间的变化。当硅烷分解掉70％时，反应终止时间约为10-4秒，腔体中的硅烷被耗尽，主要的反应基元为Si与Si2H4。当硅烷分解掉20％时， Si基元很快被耗尽，而SiH3与SiH2基元的浓度先随反应时间的增加而增加，大约在t=5×10-4s时两基元的浓度达到了饱和，随后开始下降。另外，Si2H4随着硅原子的耗尽很快达到饱和，Si2H6浓度一直随时间上升而增加。b)在PECVD辅助下，通过光发射谱研究了HWCVD中热丝温度对等离子体基元发光强度的影响，并解释了各发光基元的发光强度随热丝温度上升而增加的原因。
3)HWCVD生长动力学的研究。a)通过原子力显微镜(AFM)观察微晶硅薄膜生长过程中表面形貌的演化。在薄膜生长的初期阶段，低速沉积的薄膜比高速沉积的薄膜的表面更加粗糙。b)用标度理论研究了低速生长与高速生长对于薄膜表面的形貌的影响。在低速沉积下薄膜的生长指数β=0.78、α=0.83与1/z=0.52，在高速沉积下薄膜的生长指数β=0.68、α=0.80与1/z=0.4。c)薄膜生长为非局域、非稳态生长，需要用非标度理论来研究。d)通过蒙特卡洛方法模拟了单粒子入射过程，考虑了反应基元的种类、比例、粘滞系数、入射流分布、影蔽效应以及粒子的多次再发射等因素。当模拟使用1th再发射模型时，获得的生长指数β=0.49、α=0.70，当使用4th再发射模型获得的生长指数β=0.67、α=0.75。4th再发射的结果与高速沉积下薄膜的结果较为吻合，反映了在我们的沉积条件下影蔽效应和再发射模型对薄膜的表面形貌比较重要的影响。