一种可变带隙的Fe-B-Si三元半导体非晶薄膜及其制备方法技术

一种可变带隙的Fe-B-Si三元半导体非晶薄膜及其制备方法，属半导体材料技术领域。这种薄膜材料具有如下通式：Fe3B1Six，x为4.8~18；随着x从4.8增加到18，带隙宽度从0.66eV减小到0.60eV，薄膜结构均为非晶态。该薄膜有如下优点：①增加第三组元B会显著提高薄膜的非晶形成能力，并使薄膜在很大的成分区间内呈现半导体性能，带隙宽度可以在一定范围内变化；②只要改变组合溅射靶中Fe3B1合金片的个数，就能改变薄膜中Si的含量，进而获得不同的带隙宽度；③Fe3B1Six薄膜均为非晶态，能够保证成分和性能均匀，有效回避晶态薄膜制备中的晶格失配以及多相混杂等问题。适宜制造近红外探测器等窄带隙半导体器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属半导体材料

技术介绍
β -FeSi2是继S1、GaAs之后的第三代半导体材料，具有许多优异性能O. 83、. 87eV的直接带隙，理论光电转换效率可达到16 23%，高温稳定性好，与Si的晶格匹配性很好，抗潮湿，抗化学腐蚀、抗氧化性好；具有很高的热电转换系数。这些性能使β-FeSi2薄膜可以用于制造Si基大规模集成电路光敏组件、太阳能电池、图像传感器、发光二极管和温差发电器等器件。目前在二元β-FeSi2基础上，研究者们探索掺杂第三元素来拓展其使用性能，研究表明B可以替代β -FeSi2结构中部分的Fe元素，且B的添加有利于该体系非晶合金的形成。另外在晶体P-FeSi2的添加B时，能够明显提高材料的光致发光强度。但是，当前制备β -FeSi2存在的如下问题(I) β -FeSi2是一种线性化合物，在制备体材料或薄膜材料时都极易生成Fe和Si的其它中间化合物(如ε-FeSi和C1-FeSi2),出现多相混杂的状况。其晶体中还极易出现层错、孪晶等缺陷，因此很难得到高质量纯的β -FeSi2材料。(2) P-FeSi2在用于光电领域时，多数以单晶Si为基制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变带隙的Fe?B?Si三元半导体非晶薄膜，其特征在于：具有如下通式：Fe3B1Six，x为4.8~18；随着x从4.8增加到18，该非晶薄膜材料的带隙宽度从0.66eV减小到0.60eV，薄膜结构始终为非晶态。

【技术特征摘要】
1.一种可变带隙的Fe-B-Si三元半导体非晶薄膜，其特征在于具有如下通式 Fe3B1Six, X为4. 8^18 ;随着x从4. 8增加到18，该非晶薄膜材料的带隙宽度从O. 66eV减小到O. 60eV，薄膜结构始终为非晶态。2.根据权利要求1所述的可变带隙的Fe-B-Si系三元非晶薄膜，其特征在于采用下列步骤(一)制备合金溅射靶材，其步骤如下①备料按照Fe与B原子百分比3:1称取各组元量值，待用金属原料的纯度Fe为 99. 99%, B 为 99. 5% 以上；②Fe3B1合金锭的熔炼将金属的混合料放在熔炼炉的水冷铜坩埚内，采用真空电弧熔炼的方法在氩气的保护下进行熔炼，首先抽真空至10_2Pa，然后充入氩气至气压为O.03±0. OlMPa，熔炼电流密度的控制范围为150± lOA/cm2，熔化后，再持续熔炼10秒钟，断电，让合金随铜坩埚冷却至室温，然后将其翻转，重新置于水冷铜坩埚内，进行第二次熔炼； 前述过程反复熔炼至少3次，得到成分均匀的Fe3B1合金锭；③Fe3B1合金棒的制备将Fe3B1合金锭置于连有负压吸铸装备的水冷铜坩埚内，在氩气保护下用上述真空电弧熔炼法熔炼合金，首先抽真空至10_2Pa，然后充入氩气至气压为O.03±0. OlMPa，熔炼所用电流密度为150± lOA/cm2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓娜，郑月红，董闯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：