多晶硅薄膜不仅具有单晶材料的光照稳定性,而且具有非晶薄膜低制造成本的优点,被认为是一种高性价比的光伏材料,在太阳能电池领域有着广泛的应用前景。多晶材料的制备方法很多,其中金属诱导晶化法制备过程温度低,可用玻璃、有机材料等做衬底,能很大程度的降低成本,因而受到很多的关注。金属诱导晶化时,金属会无可避免的掺入形成的多晶薄膜中成为杂质,目前所用的诱导金属中铝在硅的能带中引入的能级最浅,最接近价带,可做P型掺杂杂质,因此当铝作为诱导晶化的金属时,更有利于制备出电学性能较好的多晶材料。本文用铝诱导晶化(Aluminum induced crystallization:AIC)法制备多晶硅和多晶硅锗材料,研究诱导晶化过程,并通过共焦显微镜、Raman、XRD、 XPS等测试手段表征AIC形成的多晶材料结构及其结晶质量,主要工作和成果如下：(1)用磁控溅射和自然氧化法在石英衬底上生长了Al/Al2O3/非晶Si(amorphous silicon:a-Si)结构,讨论AIC制备多晶硅材料的过程。设计了三组不同铝层厚度的样品来研究铝层厚度对晶化结果的影响,三组样品铝层厚度分别为100nm、300nm和440nm,样品硅层厚度与铝层厚度相当,以使硅铝厚度比一致,三组样品均在氮气氛中500℃退火4h。结果发现,样品铝层厚度越大,诱导的多晶硅晶粒越大,结晶质量越高：铝层较薄时形成枝晶状多晶硅形貌,实际是由许多硅小晶粒构成的；铝层较厚时形成颗粒状多晶硅,它是单个或多个较大尺寸硅晶粒组成的,晶粒内部结晶质量接近单晶硅(Raman峰位519.03cm-1,半高宽5.92cm-1)。(2)研究较厚铝层样品铝诱导晶化过程。对于铝层厚度为440nm样品,在450和500℃氮气氛中退火8h,均发现样品原始铝层出现多晶Si颗粒,结晶质量接近单晶硅,但样品铝层和硅层的层交换不完全,颗粒之间有较多铝残留；我们将样品在500℃的退火时间进一步延长,发现多晶Si颗粒不再长大,而非晶硅层的晶化率却逐步提高；由此证明在退火一定时间后非晶硅层硅原子在非晶硅层直接晶化,形成稳定的硅原子,几乎不再向铝层中扩散,使得原始铝层形成的多晶硅颗粒尺寸没有明显增长,从而没有形成连续膜。(3)研究了非晶硅层与铝层厚度比对铝诱导晶化形成的多晶硅膜连续性的影响。设计了三组不同硅铝厚度比的样品,分别为1：1、3：1和6：1,在500℃退火4h条件下,发现硅铝厚度比越大,形成的多晶硅膜的连续性越好。这是因为当硅铝厚度比很小时,没有足够的硅原子扩散进铝层,使得最终铝层中多晶硅所占比例即晶化比例较小；当硅铝厚度比增大,硅原子总量相对铝原子增多,硅原子供应充足,最终就可以获得晶化比例更大的多晶硅。本文在硅铝厚度比为6：1时制备出了连续的多晶硅膜,Raman测试峰位513.82cm-1、半高宽6.22cm-1,表明多晶硅膜结晶质量高,XRD测试结果表明制备的多晶硅膜具有Si(、111)择优取向性。(4)在铝层与非晶硅层间插入一层非晶锗(amorphous germanium:a-Ge),研究a-Ge层对AIC晶化过程的影响。生长的铝层和非晶硅层厚度分别为50nrn和300nm,当在铝层及非晶硅层间插入锗层厚度为2am或12nm时,在500℃温度下退火,样品晶化速度均比无锗插层样品快,且诱导生成多晶硅锗合金,这是由于退火温度高于锗铝共熔温度(420℃),生长模式发生改变,不同于传统AIC固溶及析出的生长模式,是由固态到液态再到固态的过程,涉及铝锗硅三元相变；在铝层和硅层间插入2nm薄锗层,在500℃退火0.5h即可得到连续的多晶硅锗膜,从XRD衍射峰可看到晶化程度很高,且具有(111)晶化取向性。(5)创新性的研究了石英/AI/a-Ge/a-Si结构样品硅铝层厚度比及退火温度对晶化结果的影响。在50nm铝层和12nm锗层情况下,非晶硅层厚度为300nm样品与非晶硅层厚度为100nm样品相比,诱导形成的多晶硅锗成分更均匀,晶化程度更高。对于锗插层为12nm且非晶硅层厚度为300nm样品,退火温度越高,晶化过程进行的越快,形成的硅锗合金中硅的组分越高,所以可控制退火温度来控制形成的硅锗合金组分。