新型光伏材料β-FeSi-,2-薄膜的制備及其結(jié)構(gòu)和光電性能研究.pdf

1、β-FeSi2具有很高的光吸收系數(shù)(光子能量為1.0eV時(shí)，光吸收系數(shù)大于105cm-1)，被認(rèn)為是一種新穎的光伏材料，理論上光電轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到16[％]-23[％]。但是關(guān)于β-FeSi2材料的研究還很少，實(shí)驗(yàn)制備得到的β-FeSi2薄膜質(zhì)量不高，目前最高的轉(zhuǎn)化效率僅為3.7[％]。以下為本論文具體研究?jī)?nèi)容：
　　 利用室溫對(duì)靶直流磁控濺射方法沉積Fe-Si薄膜后，在Ar氣氛圍中800℃退火2小時(shí)制備β-FeSi2薄膜。研究

2、了濺射工藝參數(shù)，如濺射功率、工作氣壓、Ar氣流量、沉積時(shí)間等對(duì)制備β-FeSi2薄膜的影響，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)在濺射功率為80W、工作氣壓為1.3Pa、Ar氣流量為35sccm時(shí)濺射沉積Fe-Si薄膜，不僅可以得到單一相的β-FeSi2，而且薄膜結(jié)晶質(zhì)量較好。
　　 利用室溫對(duì)靶直流磁控濺射方法沉積Fe-Si薄膜后，對(duì)后續(xù)熱處理?xiàng)l件進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。分析了退火溫度以及退火時(shí)間對(duì)制備β-FeSi2薄膜的影響，得出了優(yōu)化的熱

3、處理?xiàng)l件：
　　 在Ar氣保護(hù)下800℃退火2小時(shí)。另外，還采用了電子束掃描的方式對(duì)磁控濺射沉積Fe-Si薄膜進(jìn)行后續(xù)處理，直接形成了半導(dǎo)體相β-FeSi2。分析表明，采用電子束掃描對(duì)磁控濺射沉積的Fe-Si薄膜進(jìn)行后續(xù)處理是非常有效的，薄膜的結(jié)晶質(zhì)量隨電子束掃描時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，但β-FeSi2/Si界面特性隨電子束掃描時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。束流大小為4mA、掃描時(shí)間為45min為優(yōu)化的電子束掃描條件。
　　 通過(guò)調(diào)節(jié)Fe

4、靶和Si靶的相對(duì)面積，實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積薄膜中Fe/Si原子比的精確控制，來(lái)研究Fe/Si原子比對(duì)于β-FeSi2薄膜結(jié)構(gòu)特性及電學(xué)特性的影響。隨著沉積薄膜中Fe/Si原子比的降低，β-FeSi2薄膜的導(dǎo)電類(lèi)型會(huì)由p型轉(zhuǎn)變?yōu)閚型，表明Fe/Si原子比決定了未摻雜的β-FeSi2薄膜的導(dǎo)電類(lèi)型。Fe/Si原子比接近1/2時(shí)，符合β-FeSi2的化學(xué)計(jì)量比，可以得到較低的載流子濃度和較高的霍爾遷移率。此外，還研究了不同的襯底材料，對(duì)于生長(zhǎng)β-FeS