本文關(guān)鍵詞：Fe-Si系非晶半導(dǎo)體薄膜及團(tuán)簇模型解析

  更多相關(guān)文章： 非晶半導(dǎo)體 Fe-Si薄膜 團(tuán)簇 結(jié)構(gòu)模型

【摘要】：半導(dǎo)體型非晶Fe-Si薄膜室溫具有與晶體β-FeSi2相似的半導(dǎo)體性能,是一種低耗、高效的光伏材料。它不僅能避免β-FeSi2成分局限、制備困難,還能避免硅基技術(shù)應(yīng)用中晶體β-FeSi2與硅基體膜基界面失配等問(wèn)題。這種新型半導(dǎo)體材料的制備與硅集成電路技術(shù)兼容,簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。它的潛在應(yīng)用能與非晶硅相媲美,是非晶半導(dǎo)體中非常有前景的一種材料,有望應(yīng)用到硅基光電器件、太陽(yáng)能電池以及近紅外探測(cè)器中。非晶中的近程序決定了非晶材料的性能。但目前沒(méi)有關(guān)于非晶Fe100-xSix薄膜成分范圍與半導(dǎo)體性能和局域結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)研究結(jié)果,而這恰恰是制備和合理利用非晶Fe100-xSix薄膜的前提。另外,在Fe-Si二元體系中引入其它元素M,不僅可以提高非晶形成能力,還能在保持其近程序的前提下,拓展其成分范圍增加其應(yīng)用的靈活性。因此,本文采用射頻磁控濺射方法在Si(100)和Al2O3(0001)基片上制備了Fe100-XSix系(x=30.3～100at.%)非晶薄膜以及Fe-Si-C和Fe-Si-Mn三元非晶薄膜,并進(jìn)行了薄膜的成分、微結(jié)構(gòu)、帶隙測(cè)量、退火晶化相、電阻率和熱穩(wěn)定性的分析。本文從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面確定了非晶Fe-Si成分與局域結(jié)構(gòu)的聯(lián)系,驗(yàn)證了非晶結(jié)構(gòu)模型對(duì)非晶Fe100-Six局域結(jié)構(gòu)解析的有效性。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明薄膜性能是分區(qū)變化的30.3≤x≤50 at.%無(wú)半導(dǎo)體性能區(qū)；50x87.5at.%,具有直接帶隙半導(dǎo)體性能區(qū)；87.5≤x≤100 at.%,具有間接帶隙半導(dǎo)體性能區(qū)。采用“[團(tuán)簇](連接原子)1or3”非晶結(jié)構(gòu)模型對(duì)薄膜的局域結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,從非晶Fe-Si相關(guān)晶體相ε-FeSi、β-FeSi2、Si的基礎(chǔ)團(tuán)簇[Fe-Si7Fe6]、[Fe-Si8Fe2]和[Si-Si4].出發(fā),也可將成分與基礎(chǔ)團(tuán)簇關(guān)系圖區(qū)分為上述三個(gè)主區(qū)域。長(zhǎng)時(shí)間真空退火后吸收系數(shù)減小,光學(xué)帶隙比較穩(wěn)定(-0.92eV),不隨退火時(shí)間和成分的變化而顯著變化。第三組元Mn和C的加入對(duì)非晶薄膜的電阻率和光學(xué)帶隙的影響很小,但是C的加入明顯提高了非晶穩(wěn)定性,明確了二元非晶薄膜的光學(xué)帶隙及電阻率基本不受摻雜的影響,穩(wěn)定性比較好。本研究對(duì)于明確非晶Fe100-xSix的局域結(jié)構(gòu)和拓展具有半導(dǎo)體性能的非晶Fe100-xSix薄膜的應(yīng)用具有實(shí)際指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：非晶半導(dǎo)體 Fe-Si薄膜 團(tuán)簇 結(jié)構(gòu)模型
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 非晶態(tài)半導(dǎo)體材料9-10
• 1.2 非晶Fe-Si的性能和結(jié)構(gòu)研究10-12
• 1.2.1 半導(dǎo)體性能10-11
• 1.2.2 非晶Fe-Si的近程序研究11-12
• 1.3 與半導(dǎo)體型非晶Fe-Si相關(guān)的晶態(tài)p-FeSi212-15
• 1.4 Fe-Si系統(tǒng)的摻雜研究15-16
• 1.5 論文依據(jù)和主要內(nèi)容16-17
• 2 薄膜制備與分析方法17-23
• 2.1 Fe-Si薄膜的制備工藝17-18
• 2.2 Fe-Si-M薄膜的分析18-23
• 2.2.1 薄膜成分分析18-19
• 2.2.2 薄膜微結(jié)構(gòu)分析19
• 2.2.3 薄膜光學(xué)性能分析19-21
• 2.2.4 薄膜電阻率分析21
• 2.2.5 薄膜熱穩(wěn)定性分析21-23
• 3 團(tuán)簇理論23-27
• 3.1 團(tuán)簇來(lái)源23-24
• 3.2 相圖介紹24-25
• 3.3 Fe-Si二元非晶團(tuán)簇模型的建立25-27
• 4 Fe-Si二元實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析27-44
• 4.1 薄膜成分和微結(jié)構(gòu)分析27-29
• 4.2 薄膜帶隙特性分析29-31
• 4.3 薄膜電阻率和晶化溫度分析31-33
• 4.4 薄膜局域結(jié)構(gòu)的團(tuán)簇解析33-36
• 4.5 經(jīng)DSC退火后薄膜的微結(jié)構(gòu)36-40
• 4.6 長(zhǎng)時(shí)間退火后薄膜的微結(jié)構(gòu)及帶隙特性分析40-43
• 4.7 小結(jié)43-44
• 5 第三組元M對(duì)Fe-Si-M薄膜性能的影響44-56
• 5.1 薄膜成分和微結(jié)構(gòu)分析44-48
• 5.1.1 薄膜成分分析44-45
• 5.1.2 薄膜微結(jié)構(gòu)分析45-48
• 5.2 Fe-Si-M薄膜性能分析48-56
• 5.2.1 基片對(duì)薄膜帶隙測(cè)量的影響48-49
• 5.2.2 Fe-Si-C和Fe-Si-Mn三元非晶薄膜的帶隙特性分析49-51
• 5.2.3 薄膜電阻率分析51-52
• 5.2.4 薄膜晶化溫度分析52-54
• 5.2.5 三元薄膜與二元薄膜的性能對(duì)比54-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李志成;;氫氧合成氧化爐管改POCL3摻雜爐管[J];化工管理;2014年14期

2 張春紅;閆萬(wàn)s，

本文編號(hào)：999099