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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
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SAKAMOT0IsaoKOIKEmasakiMAKITAYunosuke
1南京航空航天大学材料科学与技术学院南京市210016 ．’
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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
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