课题来源与背景该课题得到了武汉市科技局青年晨光计划的资助(20035002016-15)。Β-FeSi<,2>是一种直接带隙半导体材料，具有高的光学吸收系数(对能量大于1.0eV光子＞105cm<'-1>)；β-FeSi<,2>能在硅表面外延，能与硅器件工艺相匹配，可利用成熟的硅器件工艺发展硅基近红外光源、探测器和太阳能电池等光电器件，进而为发展光电集成(OEIC)提供了可能。Β-FeSi<,2>的化学稳定温度高达937℃，有较强的防辐射、防潮、抗氧化和抗化学腐蚀性。更引人注目的是β-FeSi<,2>的环保特性，Si、Fe元素资源丰富，在地壳中的储量分别为第2和第4，开发和使用以β-FeSi<,2>为基础的光电材料对环境负荷小。随着β-FeSi<,2>薄膜制备难题的解决，β-FeSi<,2>有希望用于光纤通讯，大规模集成电路及红外探测系统，成为颇具发展潜力的光电子新材料。脉冲激光沉积是一个非平衡过程，其方法新颖，具有工艺简单、组分偏析少、膜层纯度高、膜厚易于控制、膜层结合力强、薄膜生长速度快等特点，是一种有前途的薄膜制备方法。解决的关键技术：1、采用分析纯的Fe粉和Si粉为原料合成了FeSi<,2>合金，研究了硅粉和铁粉合成FeSi<,2>的动力学过程；2、总结出脉冲激光沉积方法在硅基上外延生长β-FeSi<,2>半导体薄膜的工艺参数，尤其是探索出脉冲激光制备单晶β-FeSi<,2>薄膜的最佳激光沉积条件。3、将飞秒脉冲激光沉积法(fsPLD)引入到β-FeSi<,2>薄膜的制备工艺中，并与准分子(Excimer)激光沉积法进行了比较，得到了脉冲激光沉积β-FeSi<,2>薄膜的适宜条件；有效的解决了传统脉冲激光沉积法中产生大量微米级的微滴的技术缺陷。4、采用fsPLD+固相反应法(RDE)在Si衬底上制备了β-FeSi<,2>薄膜，这是脉冲激光沉积β-FeSi<,2>薄膜的一种新的尝试达到的主要指标：1)采用分析纯的Fe粉和Si粉为原料合成了FeSi<,2>合金；2)分别采用KrF准分子和飞秒脉冲激光沉积法制备了β-FeSi<,2>薄膜，研究了β-FeSi<,2>/Si薄膜的生长和Si衬底取向之间的关联性；采用FsPLD制备了均匀的单相多晶β-FeSi<,2>薄膜，有效的解决了传统PLD法中产生微滴的技术缺陷；3)在室温下观察到了β-FeSi<,2>薄膜在1.53μm的光致发光；4)观察到β-FeSi<,2>/Si(100)和β-FeSi<,2>/Si(111)薄膜样品0.22V和0.25 V光生伏特；5)公开发表论文10篇，其中SCI5篇，EI2(含接受)；6)已授权发明专利2项。

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