發(fā)布時間：2024-02-25 12:56

　　β-FeSi₂作為直接帶隙半導(dǎo)體,具有較大的光吸收系數(shù)和較高的理論光(熱)電轉(zhuǎn)換效率,是一種理想的光(熱)電材料。首先綜述了目前β-FeSi₂材料的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀,為了回避單相β-FeSi₂制備困難及失配等瓶頸問題,提出了制備具有相似性能的Fe-Si非晶薄膜是有效的解決方法。局域(近程序)結(jié)構(gòu)是決定非晶性能的主要因素,針對非晶薄膜成分、局域結(jié)構(gòu)及性能的對應(yīng)性研究至關(guān)重要�；诖�,概述了在"團簇+連接原子"模型指導(dǎo)下,依據(jù)實驗性能分區(qū)和團簇理論解析建立的Fe-Si非晶薄膜成分、局域結(jié)構(gòu)及性能關(guān)聯(lián);概述了現(xiàn)有晶態(tài)和非晶態(tài)材料研究中添加元素的原子占位情況,并以此為基礎(chǔ)討論了多組元化對薄膜非晶形成能力及半導(dǎo)體性能的影響。結(jié)果證實"團簇+連接原子"模型對Fe-Si非晶薄膜局域結(jié)構(gòu)解析及多組元化成分設(shè)計是十分有效的。通過精確成分設(shè)計可在較大成分范圍內(nèi)實現(xiàn)薄膜半導(dǎo)體性能可調(diào),為廉價近紅外探測和全太陽光譜覆蓋提供良好候選材料。最后,展望了Fe-Si非晶薄膜的研究及應(yīng)用前景。

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖1Fe-Si二元平衡相圖

人們對于半導(dǎo)體Fe-Si非晶薄膜的研究興趣源自于晶態(tài)β-FeSi2的優(yōu)異性能。晶態(tài)β-FeSi2是一種直接帶隙半導(dǎo)體（Eg=0.83～0.87eV)[1-3]，具有較大的光吸收系數(shù)（α>105cm-1,1.0eV）和較高的理論光電及熱電轉(zhuǎn)換效率[4-8]，并且由于鐵、硅元素....

圖2改變β-FeSi2應(yīng)用形態(tài)的例子

上述問題使得晶態(tài)β-FeSi2的實際光電轉(zhuǎn)換率僅為3.7%[13]（其理論的光電轉(zhuǎn)換率為16%～23%[4]）。通過改良制備方法[9,14-18]，雖然能獲得近單相的β-FeSi2，但成本很高，且材料內(nèi)部存在大量缺陷，特別是單晶β-FeSi2薄膜中還存在無法逾越膜基界面失配的問題....

圖5晶化相ε-FeSi、β-FeSi2、Si對應(yīng)的基礎(chǔ)團簇結(jié)構(gòu)[55]

圖4β-FeSi2晶胞結(jié)構(gòu)示意圖2Fe-Si非晶薄膜的成分解析與性能分區(qū)

圖6Fe100-xSix非晶薄膜的基礎(chǔ)團簇、電阻率、初始晶化溫度以及光學帶隙與成分的關(guān)系[55]

有研究者通過磁控濺射法分別在單晶Si(100)和單晶Al2O3(0001)上制備了系列Fe100-xSix(x=30.3～100）薄膜[55]。成分連續(xù)變化的過程中，薄膜帶隙寬度、電阻率及初始晶化溫度的測試結(jié)果明顯分為三個區(qū)域不連續(xù)變化（如圖6），非晶性能取決于局域結(jié)構(gòu)，性能突變....

本文編號：3910343