硅鍺基多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜.ppt

1、太陽(yáng)電池用硅鍺基多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的制備及光學(xué)性能研究,目錄,1. 研究背景 2. 研究?jī)?nèi)容 3. 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果 4. 研究計(jì)劃 5. 應(yīng)用前景,1. 研究背景,太陽(yáng)能電池,硅系太陽(yáng)電池,染料敏化電池,化合物太陽(yáng)電池,添加文本內(nèi)容,缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率低，電解液會(huì)引起一系列問(wèn)題，諸如穩(wěn)定性，運(yùn)行溫度受限等，商業(yè)化應(yīng)用還有很大局限。,屬直接帶隙材料，對(duì)陽(yáng)光的吸收系數(shù)大。但是化合物半導(dǎo)體有毒性，容易造成污染，因此產(chǎn)量少，常用在一些特殊場(chǎng)合。,硅系太陽(yáng)電池資源豐富、無(wú)毒，全世界太陽(yáng)電池總產(chǎn)量的94%以上都是硅系材料。,硅系太陽(yáng)電池材料的研發(fā)趨勢(shì)是發(fā)展薄膜太陽(yáng)能電池,晶體Si,因此，研究硅鍺基多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜具有

2、重大意義。,用于制造量子級(jí)聯(lián)激光器、測(cè)輻射熱等的熱敏元件、 肖特基二極管、光電集成接收機(jī)芯片、MOSFT、 CMOS器件等,Si1-xGex異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,2. 研究?jī)?nèi)容,研究氣氛熱退火處理和快速升溫?zé)崽幚韺?duì)濺射態(tài)薄膜組織結(jié)構(gòu)的影響 ； 分析ZnO層對(duì)Si1-xGex薄膜的生長(zhǎng)和微結(jié)構(gòu)的影響及作用機(jī)制； 了解對(duì)薄膜的光吸收和發(fā)光性能進(jìn)行表征，并探討不同熱處理工藝對(duì)光學(xué)性能的影響；,1Si1-xGex薄膜的磁控濺射制備、結(jié)晶化處理及光學(xué)性能研究,依據(jù)能帶理論設(shè)計(jì)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(zhì)薄膜結(jié)構(gòu)，分析濺射態(tài)和退火態(tài)Si/Ge界面結(jié)構(gòu)和應(yīng)變馳豫特征，同時(shí)表征薄膜的

3、光學(xué)性能，并探討Si/Ge異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光吸收與發(fā)光的機(jī)理。,2(Si/Ge)n多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的設(shè)計(jì)制備與結(jié)構(gòu)性能 研究,在石英襯底上應(yīng)用射頻磁控反應(yīng)濺射制備 (Si/Ge)n/Ge薄膜，探討工藝參數(shù)對(duì)薄膜相結(jié)構(gòu)、表面形貌、厚度和界面結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)其光吸收及光透過(guò)性能進(jìn)行表征，確定光學(xué)帶隙。,3 (Si/Ge)n / Ge薄膜的射頻磁控反應(yīng)濺射制備與性能研究,選定合適的Si/Ge薄膜結(jié)構(gòu)，結(jié)合Si1-xGex薄膜的磁控濺射沉積特性和薄膜熱處理過(guò)程中的結(jié)晶特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) (Si/Ge)n/Si1-xGex/SiO2多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜，并對(duì)其光吸收和發(fā)光性能進(jìn)行表征。,4.(Si/Ge)n/Si1-xG

4、ex/SiO2多層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)與光學(xué)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(shí)驗(yàn)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(jié)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(xué)性能分析,6. 對(duì)Si1-xGex薄膜最佳工藝的參數(shù)確定,根據(jù)在沉積過(guò)程中Si1-xGex薄膜的表面狀況，組織結(jié)構(gòu)，光和力學(xué)性能的變化規(guī)律以及最終的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，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(jìn)行結(jié)晶化處理及光學(xué)性能研究。 (2) (Si/Ge)n多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的設(shè)計(jì)制備與結(jié)構(gòu)性能研究 (3)Ge/ (Si/Ge)n 薄膜的射頻磁控反應(yīng)濺射制備與性能研究 (4) SiO2/Si1-xGex /(Si/Ge)n多層結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)與光學(xué)性能研究,最終成果,硅鍺基多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜SiO2/ZnO/Ge/(Si/Ge)n和SiO2/ZnO/ Si1-xGex /(Si/Ge)n的設(shè)計(jì)、制備及光學(xué)性能研究。,應(yīng)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(diào)，光譜響應(yīng)范圍可拓寬等優(yōu)點(diǎn)。 采用磁控濺射方法具有易于保證薄