微应变诱导各向异性硅纳米晶形成及其光学特性

畅庚榕¹，刘明霞¹，马飞²，徐可为^1,2

1. 西安文理学院陕西省再制造与表面工程技术重点实验室2. 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室

摘 要：通过磁控溅射技术制备了非晶态富硅的碳化硅锗(Si_1-x-yGe_xC_y)薄膜,经过后续高温热处理,形成各向异性硅纳米晶,其微结构和光学特性由高分辨电镜、光致发光及光吸收实验进行表征,研究了各向异性应变对硅纳米晶形态和光学特性的影响,阐述了各向异性硅纳米晶的形成机理。研究表明,在各向异性应变能的诱导下硅纳米晶沿着〈002〉、〈113〉和〈220〉取向择优生长,形成具有多形态的硅纳米晶,显著改变了其能级结构,在2.57eV和2.64eV的位置硅纳米晶存在PL发射光谱,光吸收波段明显增加,可以同时吸收从红外到紫外（2.57eV,1.89eV,1.2eV和0.96eV）的光子,且光吸收范围随硅锗（RS/G）比例可调,故有望提高光伏电池的光量子产额。

关键词：硅纳米晶;各向异性;微观结构;光致发光;光伏电池;