磁控溅射法制备硅纳米晶体及其光电特性研究.docx

磁控溅射法制备硅纳米晶体及其光电特性研究
磁控溅射法制备硅纳米晶体及其光电特性研究
摘要：磁控溅射法是一种常用的制备硅纳米晶体的方法，本研究通过系统的实验研究，探究了磁控溅射工艺参数对硅纳米晶体性质的影响，并分析了硅纳米晶体的光电特性。实验结果表明，磁控溅射工艺参数对硅纳米晶体的形貌和结晶度有显著影响，同时硅纳米晶体具有优良的光电特性，具有广阔的应用前景。
关键词：磁控溅射法；硅纳米晶体；光电特性
1.引言
硅纳米晶体由于其特殊的光电性能和结构特征，在太阳能电池、光催化、光电器件等领域具有重要的应用价值。磁控溅射法作为一种常用的硅纳米晶体制备方法，其具有成本低、制备过程简单等优点。本文通过系统的实验研究，探究了磁控溅射工艺参数对硅纳米晶体性质的影响，并分析了其光电特性。
2.磁控溅射法制备硅纳米晶体
2.1磁控溅射工艺概述
磁控溅射是一种利用离子束轰击靶材，将靶材上的原子或分子溅射到沉积表面的方法。在磁控溅射过程中，靶材会受到高能离子束的轰击，产生溅射物，最终沉积到基底表面形成薄膜。
2.2实验条件
本实验采用直流磁控溅射仪进行硅纳米晶体的制备，设置靶材到基底间的距离为10cm，工作气压为0.1Pa，工作电流为100mA，工作电压为300V。
3.硅纳米晶体的形貌和结晶度分析
通过扫描电子显微镜对硅纳米晶体的形貌进行观察，发现不同工艺参数下硅纳米晶体的形貌存在差异。当工作气压为0.1Pa，工作电流为100mA时，硅纳米晶体呈现出细小的颗粒状结构，并且分布均匀。此外，通过X射线衍射分析硅纳米晶体的结晶度，结果显示硅纳米晶体的晶粒尺寸在10nm左右。
4.硅纳米晶体的光电特性
4.1光吸收特性
通过紫外可见吸收光谱对硅纳米晶体进行测试，发现硅纳米晶体在可见光范围内有较好的吸光性能，其吸光峰位为550nm。
4.2光电导特性
利用四探针法对硅纳米晶体进行电导测试，发现硅纳米晶体在光照条件下具有较好的电导性能，光电导率为10-2S/cm。
4.3光致发光特性
通过激光激发硅纳米晶体，观察其发光现象。实验结果表明，硅纳米晶体在激发光下会产生较强的发光信号，且发光峰位为700nm。
5.结论
本研究通过磁控溅射法制备硅纳米晶体，并对其形貌、结晶度和光电特性进行了研究。实验结果表明，磁控溅射工艺参数对硅纳米晶体的形貌和结晶度有显著影响，硅纳米晶体具有优良的光电特性，包括良好的光吸收特性、光电导特性和光致发光特性。这些结果为硅纳米晶体在太阳能电池、光催化和光电器件等领域的应用提供了理论和实验基础。
参考文献：
[1]陈强，磁控溅射法制备硅纳米晶体研究[D].南京大学，2010.
[2]XuJ,ShiG,ZhangL,etal.Preparationofsiliconnanoparticlesbyradiofrequencymagnetronsputtering[J].AppliedSurfaceScience,2008,254(7):2209-2212.