半导体Fe-Si非晶薄膜的成分解析及设计

β-FeSi2作为直接带隙半导体,具有较大的光吸收系数和较高的理论光(热)电转换效率,是一种理想的光(热)电材料.首先综述了目前β-FeSi2材料的研究及应用现状,为了回避单相β-FeSi2制备困难及失配等瓶颈问题,提出了制备具有相似性能的Fe-Si非晶薄膜是有效的解决方法.局域(近程序)结构是决定非晶性能的主要因素,针对非晶薄膜成分、局域结构及性能的对应性研究至关重要.基于此,概述了在"团簇+连接原子"模型指导下,依据实验性能分区和团簇理论解析建立的Fe-Si非晶薄膜成分、局域结构及性能关联;概述了现有晶态和非晶态材料研究中添加元素的原子占位情况,并以此为基础讨论了多组元化对薄膜非晶形成能力及半导体性能的影响.结果 证实"团簇+连接原子"模型对Fe-Si非晶薄膜局域结构解析及多组元化成分设计是十分有效的.通过精确成分设计可在较大成分范围内实现薄膜半导体性能可调,为廉价近红外探测和全太阳光谱覆盖提供良好候选材料.最后,展望了Fe-Si非晶薄膜的研究及应用前景.