基于β-FeSi_2薄膜的太阳能电池研究

介绍了β-FeSi2的结构,β-FeSi2薄膜的光电特性以及β-FeSi2薄膜在太阳能电池方面的应用,指出了需要加强研究的方面.     

热处理对环境半导体材料β-FeSi2形成的影响

作者对采用非质量分离离子束注入沉积法(IBD)在Si(100)上制备的β-FeSi2薄膜进行了研究,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)分析表明:当退火温度在600℃和700℃附近时有利于β-FeSi2的形成。     

机械合金化制备β-FeSi2热电材料

采用机械合金化结合氩气退火法成功制备了β-FeSi2热电材料,并用XRD、SEM对不同球磨时间后的Fe-Si粉体进行结构及形貌表征.试验结果表明:随着球磨时间的延长,颗粒不断细化,最后可得到Fe- Si纳米晶合金;球磨20 h后,Fe衍射峰宽化而Si衍射峰逐渐减弱,形成α-Fe(Si)过饱和固溶体;球磨120 h后出现合金ε-FeSi、β-FeSi2相;调整Si/Fe原子比例为2.3,对球磨120h后合金粉末在800℃退火20h,可以得到单相β-FeSi2热电材料.     

热电材料β-FeSi2机械合金化和热处理相变

用机械合金化法研制出了β-FeSi2热电材料.研究了球料比、球磨时间等机械合金化参数以及热处理工艺对Fe-Si合金相变的影响.采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析了Fe-Si合金相组成及微观形貌.研究结果表明:在球料比为80∶1、球磨速度为450r/min的条件下,球磨5h后的粉体的组成相为α-Fe2Si5,β-FeSi2和ε-FeSi;随着球磨时间的延长,Fe-Si合金粉体的颗粒度变细,成分更加均匀,β-FeSi2的含量逐渐增多;增加球料比也能使Fe-Si合金粉体中的β-FeSi增多;经800℃热处理保温0.5h后可以获得单相β-FeSi.     

飞秒脉冲激光沉积法的动力学过程实验研究

用钛宝石飞秒激光器将最大峰值功率密度为1.14×1013 W/cm2的激光作用在Bi4Ti3O12陶瓷靶、Cu靶、FeSi2合金靶上,研究产生等离子体羽的颜色和形状一般规律:内芯均为白色对应于高温高压等离子体;紧跟内芯的是等离子体的复合形成中性粒子的区域;颜色单一的外层是温度较低的中性粒子和低温等离子体区.飞秒脉冲激光产生的等离子体呈cos4θ的角分布.在准分子脉冲激光沉积下衬底温度为500℃时-FeSi2薄膜的生长模式是Volmer-Weber模式,衬底温度为550℃时β-FeSi2薄膜的生长是Stranski-Krastanov模式.实验发现飞秒激光沉积技术能解决传统PLD法中产生大尺寸微滴的缺陷.     

β-FeSi2热电材料的机械合金化-热处理制备

采用机械合金化和热处理工艺成功制备了β-FeSi2样品,用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的结构与形貌进行分析,探讨球磨时间和热处理工艺对合金化过程的影响.结果显示,在球磨过程中,钢球把Fe粉挤压成块状粉体,把脆性的Si粉破碎成细小的颗粒状.随着球磨时间的增加,Fe粉和Si粉形成片层状结构,然后Fe和Si通过原子扩散实现合金化.为了缩短退火时间并促进β-FeSi2的形成,可以加入少量的Cu.当Fe与Si的原子比为1∶3,Cu的质量分数为3％时,在800℃退火120h可以得到较为纯净的金属间化合物β-FeSi2.     

机械合金化法制备Co掺杂β-FeSi_2及性能分析

用机械合金化法成功制备了配比为Fe1-xCoxSi2(x=0.04,0.05,0.06)的N型β-FeSi2基热电材料.研究结果表明:在球料质量比为80∶ 1,球磨速度为400 r/min的条件下,球磨20 h的粉体发生完全合金化,生成β-FeSi2,α-Fe2Si5和ε-FeSi的合金相;经过1 373 K退火2 h,再结合1 073 K退火2 h的热处理后,可完全获得晶粒细小的N型块状β-FeSi2;随着测量温度的升高,Fe1-xCoxSi2试样的Seebeck系数α和电导率σ增大,热导率κ降低,无量纲热电优值ZT随温度升高而明显增大;随着掺杂量的增加,材料的电导率σ增大,热导率κ降低,σ/κ比值得到提高,但Seebeck系数α降低;当T=695 K,掺杂量x=0.04时,Seebeck系数α的最大绝对值为227 μV/K;具有最佳热电优值的材料为Fe0.95Co0.05Si2.     

Fe33aSi67热电材料机械合金化的相变特点

热电元件具有热电发电和电子制冷制热功能，其结构简单，无运动部件，少污染和噪音，是当今国际上竞相研究的热电能变换方法．FeSi2(β相)被认为是用于高温火焰的经济热电材料．它原料资源丰富，价格低廉，选用低纯度工业原料对热电性能无明显影响．然而β-FeSi2的制备     

环境友好半导体Ca2Si晶体生长及其性能研究

环境友好半导体材料Ca2Si晶体是直接带隙半导体,在室温下,其禁带宽度为1.9 eV,且在4.5 eV以下能量范围内,Ca2Si的光吸收系数大于β-FeSi2,因此,有望使用Ca2Si开发发光二极管、高效率太阳能电池等.综述了近年来Ca2Si的晶格特性、光电性质及其制备方法的研究进展,由于现有的制备方法不适合大面积的制备Ca2Si材料,因此,提出了利用磁控溅射技术制备Ca2Si材料的设想.展望了Ca2Si的应用前景,探讨了当前Ca2Si研究领域中存在的问题.     

敏化TiO_2多孔薄膜电极的制备及其光电化学研究

以β环糊精(β-CD)为添加剂,通过改变β-CD的添加量,水热法制备多孔二氧化钛粒子,用XRD、N2adsorption-sorption等方法对其进行了表征.同时,利用这些颗粒制备出不同微观结构的纳米TiO2多孔薄膜,并利用电化学阻抗谱、光电流工作谱研究其敏化纳米TiO2多孔薄膜电极的光电化学行为.结果表明:随β-CD的加入量逐渐增加,电极的阻抗弧半径和TiO2/电解质溶液界面的转移电阻Rct数值逐渐变小、电容CPE数值及光电流IPh逐渐增大,当β-CD/TiO2=40%时,上述几个参数均为最佳值.     

Sn元素在磁控溅射Al-Fe-Sn合金薄膜结构变化中的作用

利用磁控溅射法制备了Al-Fe-Sn合金薄膜,并综合利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和光电子能谱仪（XPS）等测试手段,获得了溅射态及550 ℃退火态Al-Fe-Sn合金薄膜的结构及成分信息,并在此基础上,对Sn元素在所制备出的Al-Fe合金薄膜中相变的作用提出了相关模型.在所采用的溅射工艺下,得到Sn在α-Al中的固溶体.在退火过程中,Sn首先会从Al基体中脱溶出来,在表面优先富集.当退火温度进一步升高至550 ℃时,在晶界处残余的Sn会重新固溶进入Al基体中,通过与Al原子结合对Al-Fe相的生成起到阻碍作用,并且使得扩散进入薄膜的Si与Fe结合,进而形成ε-FeSi相.     

场发射FED器件MIM结构Ta-Ta2O5-Al薄膜的制备及性能

利用直流磁控溅射Ta膜和阳极氧化法制备Ta2O5薄膜,能谱分析（EDS）和X射线衍射仪（XRD）研究表明,在H3PO4电解液中添加少量的乙二醇制备的Ta2O5薄膜,呈非晶态,没有β-Ta2O5晶相出现.利用电击穿场强测试系统研究Ta-Ta2O5-Al复合薄膜制备FED器件（MIM结构）的绝缘性,证明采用磁控溅射和阳极氧...     

LiNiO_2薄膜的电化学技术制备研究

采用恒电流电化学技术,在95℃左右的条件下,于Li OH溶液中,直接在镍片上制备了结晶良好的Li Ni O2薄膜.通过XRD,SEM和XPS技术对制备的Li Ni O2薄膜进行了表征;测试结果表明制备的Li Ni O2薄膜表面致密、均匀,为六方层状结构.通过研究,作者得到了适宜的电化学制备Li Ni O2薄膜的工艺条件.     

不同衬底对喷雾热解法制备CuInS_2薄膜的影响

在有钼条薄膜的玻璃衬底上用喷雾热解法制备了CuInS2薄膜.利用台阶仪、光学显微镜和X射线衍射仪等对样品的结构和形貌进行了表征.研究了钼与玻璃衬底对喷雾热解法制备出的CuInS2薄膜的影响.结果表明,无论是薄膜结晶性,均匀性,表面平整度,还是应力与附着力等方面,在钼衬底上制备的CuInS2薄膜均表现出更优异的性能,说明了在对CuInS2薄膜性能的研究中考虑底电极的影响是合理的.     

Cu_2O透明导电薄膜的制备技术及应用

氧化亚铜(Cu2O)具有优越的光电性质,是一种具有广泛用途的材料。本文概述了国内外氧化亚铜(Cu2O)透明导电薄膜的多种制备技术;详细介绍了磁控溅射、电化学沉积、热氧化法等工艺在Cu2O薄膜制备中的研究现状,及其在太阳能电池上的应用;对比了不同工艺条件下Cu2O薄膜的性能,并指出制备Cu2O薄膜中的一些问题。     

不同衬底对溅射Pb(Zr_(0.8)Ti_(0.20))O_3薄膜的结构及其性能的影响

利用射频磁控溅射法在低阻Si,Si O2/Si以及Pt/Ti/Si O2/Si等不同衬底上制备了Pb(Zr0.8Ti0.2)O3薄膜.利用XRD,SEM等对薄膜的结构性能进行了分析,结果发现不同衬底对溅射制备的PZT薄膜的结构有很大影响.在Pt/Ti/Si O2/Si衬底上制备的PZT薄膜经600℃退火1h后,薄膜表面光滑、无裂纹,XRD分析显示PZT薄膜呈完全钙钛矿结构,测试PZT薄膜的电学性能,表明PZT薄膜具有良好的介电性能.     

电沉积Sn对In2O3薄膜透光和导电性能的影响

室温下利用射频磁控溅射粉末靶制备In_2O_3薄膜,并在其上电沉积Sn制备Sn/In_2O_3复合薄膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和霍尔效应仪等手段表征和分析了复合薄膜的微观结构和光电性能。结果表明:电压为2 V时,制备的Sn/In_2O_3薄膜光电性能最佳,透光率为92.86%,电阻率0.19 mΩ·cm。氧化退火后,3 V电压制备的Sn/In_2O_3复合薄膜电阻率增大,透光率得到明显改善。     

RF磁控溅射技术制备TiO2-xNx薄膜及组成和结构研究

利用RF磁控溅射技术(Ar,N2和O2混合气体,Ti金属靶)制备TiO 2-xNx薄膜.用XRD和XPS对其结构和组成进行表征,结果表明:在实验系统中的N2含量在13%～17%之间,可以得到高质量的TiO 2-xNx薄膜,β-N为 TiO 2-xNx薄膜的主要成分;不同含N量的TiO 2-xNx薄膜的结构和组成的光学催化活性不同.     

NiCr合金基底上离子源辅助激光制备CeO2薄膜及其结构分析

室温下在 Ni Cr合金 ( Hastelloy c-2 75)基底上应用 Ar 离子源辅助 ,准分子脉冲激光沉积了Ce O2 薄膜 .结果表明 :在合适的外部条件控制下 ,直接在 Ni Cr合金基底上可以制备出 c-轴取向的 Ce O2薄膜 ,但这时的 Ce O2 薄膜在其 a-b平面内没有观察到织构的信息 ;进一步在相同的条件下 ,首先在 Ni Cr合金基底上制备一层 YSZ( Yttria-Stabilized Zirconia) ,再在 YSZ/Ni Cr上制备 Ce O2 薄膜 ,这时的 Ce O2薄膜不但是 c-轴取向 ,同时在其 a-b平面内织构 .     

直流磁控溅射法制备TiO2薄膜的研究

论术采用直流磁控溅射法制备TiO2薄膜的实验研究。研究了氧流量、基片温度对制备TiO2薄膜的影响,并测量了薄膜的晶相结构和表面形貌,结果表明制备出了具有锐钛矿晶体结构的TiO2薄膜．