多层膜法制备βFeSi2光电薄膜的研讨.pdf

基础研究、新材料及新概念太阳电池 ．691． 多层膜法制备13-FeSi2光电薄膜的研究术 沈鸿烈‘1鲁林峰1。尹玉刚1 z z z SAKAMOT0IsaoKOIKEmasakiMAKITAYunosuke 1南京航空航天大学材料科学与技术学院南京市210016 ．’ ． 2 PhotonicsResearch InstituteofAdvancedIndustrialScienceand Institute，National Technology， Tsuhba。Poaraki - 305．8568，Japan) ’ 。。 【摘要】 0．5nm／Si1．6 采用磁控溅射方法结合多层膜结构制备了优质p-FeSi2薄膜。t-Fe 而Fe单层膜制备的样品则无择优取向。原子力显微镜分析表明，多层膜法制备 的样品表面均方根粗糙度约为16nm，约为单层膜样品的一半。根据光吸收谱测 量，样品的禁带宽度为0．88eV。在40W光源照射下，多层膜法制备的样品具有 大于30％的光电导效应。 【关键词】 光电薄膜13-FeSi2多层膜磁控溅射‘ 0引言 直接带隙半导体材料p-FeSi2被认为是最有发展前景的光电半导体材料之一，由于其源 材料丰富、对环境友好等特性已变得越来越受到人们的重视【l】。p-FeSi2在室温下具有直接禁 仅次于晶体硅。另外，p-FeSi2所对应的特征区正是硅的全透明区，它也是光纤通信中的最重 要波段，有利于同新型光电器件和光纤的结合【3】。因此，许多国家对p-FeSi2的研究兴趣与 日俱增，其中以日本为最，他们还为此成立了环境半导体学会。现在已经有人利用p．FeSi2 ， 成功地制备转换效率为3．7％的太阳能电池H】。．，． ． ： 氛退火后，制备了优质p—FeSi2光电薄膜。分析了薄膜的相结构，组分分布，表面形貌，光吸 收和光电导特性，并与Fc单层膜法制备的13-FeSi2薄膜进行了比较。。‘ 1实验方法 o ·本工作受南京航空航天大学人才引进基金资助(S0417．061 ·692· 中国太阳能光伏进展 积时衬底温度为室温。Fe和si靶直径为50mm，其纯度分别为99．99％和99．9999％。薄膜 沉积在电阻率大于1000Q·cm 0．5nm／Si1．6 采用的多层膜结构为【Fe 小时。分别用X-射线衍射(XRD)、2．0MeV 光吸收谱和四探针法分析了薄膜的相结构、热退火前后薄膜中各元素的分布状况、样品的表 面形貌、薄膜的禁带宽度和薄层电阻，还在40W光照条件下观测了样品的光电导效应。 2结果与讨论 随着退火温度的升高，该衍射蜂逐渐增强。这些结果表明采用多层膜结构有利于形成择优取 向的p．FeSi2薄膜，且优于800。c下脉冲激光沉积方