1、太陽電池用硅鍺基多層異質結構薄膜的制備及光學性能研究,目錄,1. 研究背景 2. 研究內(nèi)容 3. 實驗與結果 4. 研究計劃 5. 應用前景,1. 研究背景,太陽能電池,硅系太陽電池,染料敏化電池,化合物太陽電池,添加文本內(nèi)容,缺點是轉化率低，電解液會引起一系列問題，諸如穩(wěn)定性，運行溫度受限等，商業(yè)化應用還有很大局限。,屬直接帶隙材料，對陽光的吸收系數(shù)大。但是化合物半導體有毒性，容易造成污染，因此產(chǎn)量少，常用在一些特殊場合。,硅系太陽電池資源豐富、無毒，全世界太陽電池總產(chǎn)量的94%以上都是硅系材料。,硅系太陽電池材料的研發(fā)趨勢是發(fā)展薄膜太陽能電池,晶體Si,因此，研究硅鍺基多層異質結構薄膜具有

2、重大意義。,用于制造量子級聯(lián)激光器、測輻射熱等的熱敏元件、 肖特基二極管、光電集成接收機芯片、MOSFT、 CMOS器件等,Si1-xGex異質結構材料,2. 研究內(nèi)容,研究氣氛熱退火處理和快速升溫熱處理對濺射態(tài)薄膜組織結構的影響 ； 分析ZnO層對Si1-xGex薄膜的生長和微結構的影響及作用機制； 了解對薄膜的光吸收和發(fā)光性能進行表征，并探討不同熱處理工藝對光學性能的影響；,1Si1-xGex薄膜的磁控濺射制備、結晶化處理及光學性能研究,依據(jù)能帶理論設計并制備出不同晶態(tài)、不同厚度和周期數(shù)的(Si/Ge)n 多層異質薄膜結構，分析濺射態(tài)和退火態(tài)Si/Ge界面結構和應變馳豫特征，同時表征薄膜的

3、光學性能，并探討Si/Ge異質結構的光吸收與發(fā)光的機理。,2(Si/Ge)n多層異質結構薄膜的設計制備與結構性能 研究,在石英襯底上應用射頻磁控反應濺射制備 (Si/Ge)n/Ge薄膜，探討工藝參數(shù)對薄膜相結構、表面形貌、厚度和界面結構的影響，并對其光吸收及光透過性能進行表征，確定光學帶隙。,3 (Si/Ge)n / Ge薄膜的射頻磁控反應濺射制備與性能研究,選定合適的Si/Ge薄膜結構，結合Si1-xGex薄膜的磁控濺射沉積特性和薄膜熱處理過程中的結晶特點，實現(xiàn) (Si/Ge)n/Si1-xGex/SiO2多層異質結構薄膜，并對其光吸收和發(fā)光性能進行表征。,4.(Si/Ge)n/Si1-xG

4、ex/SiO2多層結構的實現(xiàn)與光學性能研究,3. 探討Si1-xGex薄膜的磁控濺射工藝與性能,Si1-xGex單層膜的實驗工藝參數(shù)組合以及薄膜的沉積特性,1. Si1-xGex薄膜沉積參數(shù)的選取,2. Si1-xGex薄膜的沉積特性及表面粗糙度,3. Si1-xGex薄膜的結晶性能分析,4. Si1-xGex薄膜的光吸收性能分析,5. Si1-xGex薄膜的力學性能分析,6. 對Si1-xGex薄膜最佳工藝的參數(shù)確定,根據(jù)在沉積過程中Si1-xGex薄膜的表面狀況，組織結構，光和力學性能的變化規(guī)律以及最終的實驗目的，可確定出Si1-xGex薄膜的最佳沉積工藝，具體工藝參數(shù)如下：濺射氣壓為1.

5、0Pa，濺射功率為100W，襯底溫度為400。,4. 研究方向,(1) 采用Si1-xGex薄膜優(yōu)化的工藝參數(shù)完成Si1-xGex薄膜的磁控濺射制備，進行結晶化處理及光學性能研究。 (2) (Si/Ge)n多層異質結構薄膜的設計制備與結構性能研究 (3)Ge/ (Si/Ge)n 薄膜的射頻磁控反應濺射制備與性能研究 (4) SiO2/Si1-xGex /(Si/Ge)n多層結構的實現(xiàn)與光學性能研究,最終成果,硅鍺基多層異質結構薄膜SiO2/ZnO/Ge/(Si/Ge)n和SiO2/ZnO/ Si1-xGex /(Si/Ge)n的設計、制備及光學性能研究。,應用前景,硅鍺薄膜材料 具有光吸收率高，工藝溫度低，禁帶寬度可調，光譜響應范圍可拓寬等優(yōu)點。 采用磁控濺射方法具有易于保證薄