能源危机、环境污染已经成为21世纪人类急需解决的重要问题,全世界各国都在积极推动能源结构转型,发展和利用清洁能源。太阳能由于其无污染、可持续的特性得到了各国政府的高度重视和大力发展。在可预见的未来,太阳能必将在能源结构中占据主要地位。高转换效率、高性价比的太阳能电池一直是研究、开发的重点。目前,转换效率最高的太阳能电池是砷化镓基多结太阳能电池。多结太阳能电池一般以锗单晶作为底电池,但是锗是典型的稀有金属,价格昂贵。为了节约材料、降低成本,利用硅衬底生长高质量锗薄膜来替代锗单晶作为多结电池衬底是今后的发展方向。因此,本文研究的主要内容是在单晶硅衬底上制备高择优取向、表面平整的锗薄膜。本文采用石墨缓冲层法和偏角衬底法,利用磁控溅射、快速光热退火以及常规热退火技术在单晶硅衬底上制备锗薄膜,并利用X射线衍射、拉曼光谱、台阶仪等多种测试方法对锗薄膜的质量进行分析表征。取得的主要研究成果如下:(1)在单晶硅衬底上采用磁控溅射方法,通过石墨缓冲层降低锗薄膜与硅衬底之间的晶格失配,研究衬底温度对沉积锗薄膜晶化的影响,实验发现沉积锗薄膜的临界晶化温度为430℃。(2)对沉积在石墨缓冲层上的非晶锗薄膜进行快速光热退火处理,研究了快速光热退火使非晶锗薄膜晶化的机理,发现光子在非晶锗薄膜的快速光热退火过程中既有晶化作用,也有退晶化作用。(3)在偏角(100)晶向单晶硅衬底上沉积非晶锗薄膜,并对其进行快速光热退火处理。测试结果表明单晶硅衬底的偏角对锗薄膜晶化质量的影响显著,单向偏角衬底上制备的锗薄膜质量优于无偏角,双向偏角衬底上制备的锗薄膜优于单向偏角。(4)对沉积在石墨缓冲层上的非晶锗薄膜进行常规热退火处理,研究常规热退火对非晶锗薄膜晶化的影响。Raman和XRD测试结果表明,退火温度的升高有利于锗晶粒的长大。在退火温度为800℃的条件下,随着退火时间的增加,锗薄膜的择优取向由(100)向(111)转变,并且在退火时间为1Oh的条件下得到了(111)择优取向的锗晶体薄膜。