1、太阳电池用硅锗基多层异质结构薄膜的制备及光学性能研究 目录 1 研究背景2 研究内容3 实验与结果4 研究计划5 应用前景 1 研究背景 太阳能电池 硅系太阳电池 染料敏化电池 化合物太阳电池 添加文本内容 缺点是转化率低 电解液会引起一系列问题 诸如稳定性 运行温度受限等 商业化应用还有很大局限 属直接带隙材料 对阳光的吸收系数大 但是化合物半导体有毒性 容易造成污染 因此产量少 常用在一些特殊场合 硅系太阳电池资源丰富 无毒 全世界太阳电池总产量的94 以上都是硅系材料 硅系太阳电池材料的研发趋势是发展薄膜太阳能电池 晶体Si 因此 研究硅锗基多层异质结构薄膜具有重大意义 用于制造量子级联
2、激光器 测辐射热等的热敏元件 肖特基二极管 光电集成接收机芯片 MOSFT CMOS器件等 Si1 xGex异质结构材料 2 研究内容 研究气氛热退火处理和快速升温热处理对溅射态薄膜组织结构的影响 分析ZnO层对Si1 xGex薄膜的生长和微结构的影响及作用机制 了解对薄膜的光吸收和发光性能进行表征 并探讨不同热处理工艺对光学性能的影响 1 Si1 xGex薄膜的磁控溅射制备 结晶化处理及光学性能研究 依据能带理论设计并制备出不同晶态 不同厚度和周期数的 Si Ge n多层异质薄膜结构 分析溅射态和退火态Si Ge界面结构和应变驰豫特征 同时表征薄膜的光学性能 并探讨Si Ge异质结构的光吸收
3、与发光的机理 2 Si Ge n多层异质结构薄膜的设计制备与结构性能研究 在石英衬底上应用射频磁控反应溅射制备 Si Ge n Ge薄膜 探讨工艺参数对薄膜相结构 表面形貌 厚度和界面结构的影响 并对其光吸收及光透过性能进行表征 确定光学带隙 3 Si Ge n Ge薄膜的射频磁控反应溅射制备与性能研究 选定合适的Si Ge薄膜结构 结合Si1 xGex薄膜的磁控溅射沉积特性和薄膜热处理过程中的结晶特点 实现 Si Ge n Si1 xGex SiO2多层异质结构薄膜 并对其光吸收和发光性能进行表征 4 Si Ge n Si1 xGex SiO2多层结构的实现与光学性能研究 3 探讨Si1 x
4、Gex薄膜的磁控溅射工艺与性能 Si1 xGex单层膜的实验工艺参数组合以及薄膜的沉积特性 1 Si1 xGex薄膜沉积参数的选取 2 Si1 xGex薄膜的沉积特性及表面粗糙度 3 Si1 xGex薄膜的结晶性能分析 4 Si1 xGex薄膜的光吸收性能分析 5 Si1 xGex薄膜的力学性能分析 6 对Si1 xGex薄膜最佳工艺的参数确定 根据在沉积过程中Si1 xGex薄膜的表面状况 组织结构 光和力学性能的变化规律以及最终的实验目的 可确定出Si1 xGex薄膜的最佳沉积工艺 具体工艺参数如下 溅射气压为1 0Pa 溅射功率为100W 衬底温度为400 4 研究方向 1 采用Si1
5、xGex薄膜优化的工艺参数完成Si1 xGex薄膜的磁控溅射制备 进行结晶化处理及光学性能研究 2 Si Ge n多层异质结构薄膜的设计制备与结构性能研究 3 Ge Si Ge n薄膜的射频磁控反应溅射制备与性能研究 4 SiO2 Si1 xGex Si Ge n多层结构的实现与光学性能研究 最终成果 硅锗基多层异质结构薄膜SiO2 ZnO Ge Si Ge n和SiO2 ZnO Si1 xGex Si Ge n的设计 制备及光学性能研究 应用前景 硅锗薄膜材料具有光吸收率高 工艺温度低 禁带宽度可调 光谱响应范围可拓宽等优点 采用磁控溅射方法具有易于保证薄膜的化学成分与靶材基本一致 沉积原子能量较高 薄膜组织更致密 附着力更强等优点 可使得硅锗薄膜的质量迅速提高 硅锗薄膜材料对未来市场发展具有重要意义 谢谢
