第1页，共19页，星期日，2025年，2月5日目录1.研究背景2.研究内容3.实验与结果4.研究计划5.应用前景第2页，共19页，星期日，2025年，2月5日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。第3页，共19页，星期日，2025年，2月5日晶体Si电池转换效率最高，性能最稳定。但晶体Si价格昂贵、制作成本高。为了降低成本、节省材料，晶体硅太阳能电池都在朝薄膜化发展。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第4页，共19页，星期日，2025年，2月5日因此，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异质结构材料高载流子迁移率较好的高频特性较优的光电性能,低噪声高量子效率,较低的能耗第5页，共19页，星期日，2025年，2月5日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第6页，共19页，星期日，2025年，2月5日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第7页，共19页，星期日，2025年，2月5日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第8页，共19页，星期日，2025年，2月5日选定合适的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第9页，共19页，星期日，2025年，2月5日3.探讨Si1-xGex薄膜的磁控溅射工艺与性能
样品系列1Ts=400℃，Pin=100W，t=60min溅射气压(Pa)0.51.02.04.06.08.0薄膜厚度(nm)1101.91526.7766.4495.8771.8552.2最大粗糙度(nm)32.625.218.428.633.738.9沉积速率(nm/min)18.425.412.88.312.99.2样品系列2Ts=400℃，Pg=1.0Pa，t=60min溅射功率(W)50100150200250薄膜厚度(nm)678.61526.71861.62144.42992.1最大粗糙度(nm)36.125.235.652.859.7沉积速率(nm/min)11.325.431.0