硅量子点由于其具有不同于体材料的光电性质,在硅基光电集成器件和光伏器件中被广泛应用。为了进一步提高器件的性能和降低制造成本,人们进行了多方面,多领域的探索,其中引入纳米线结构进行光的调控,以减少界面反射,增强光的吸收和发射,是现阶段探索和研究的热点之一。本论文中采用了金属辅助湿法刻蚀的方法制备了不同长度的纳米线阵列结构,对其表面形貌进行了表征,探讨了不同刻蚀深度的纳米线对Si QDs/Si02多层膜器件的光致发光和电致发光的影响。同时,我们采用了氢等离子退火(HPA)的方法和氧化铝钝化的方式对纳米线进行钝化,研究了钝化对器件电致发光的影响。最后,我们将氧化铝钝化的纳米线引入硅量子点/非晶碳化硅异质结太阳能电池中,初步探索了钝化纳米线在太阳能电池器件中的应用。本论文的主要内容和结果如下:1.本文选择了操作简单便捷,成本低廉,可大面积制备的金属辅助湿法刻蚀的方法制备硅纳米线阵列结构。通过对其形貌进行表征,发现纳米线的长度随着刻蚀时间增加而线性增加,说明可以通过调节刻蚀时间对纳米线的长度进行精确控制。通过该方法制备的纳米线阵列结构具有非常好的宽光谱减反性能,且随着纳米线长度增加反射率不断降低,在200nm-1000nm的光谱范围内反射率最低可降至3%。之后在纳米线阵列结构上采用常规等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了 Si QDs/Si02多层膜,发现薄膜可以很好地包覆在纳米线上,并保持了良好的减反性能,进而使得器件对激发光的吸收效率和器件的光提取效率得到提高,因此纳米线阵列上薄膜的光致发光强度相比于平板上的薄膜得到了明显提升,最高提升了约20倍。同时,基于纳米线阵列的Si QDs/Si02多层膜电致发光强度也明显强于平板上的器件,最高提高了约6倍。2.通过分析纳米线阵列上Si QDs/Si02多层膜电致发光的结果发现,虽然纳米线良好的减反效果可以改善器件性能,但是随着纳米线长度的增加,纳米线表面的缺陷态显著增加,增加了器件中的非辐射复合,导致基于刻蚀时间较长的纳米线阵列结构的器件性能反而下降。因此,在PECVD中对纳米线阵列进行了氢等离子体退火(HPA)处理,通过电子自旋共振(ESR)的测量发现经过钝化后,纳米线表面的缺陷态密度明显减小,因此钝化后的纳米线上的电致发光强度比未钝化的增强了约5倍。同时,采用原子层沉积(ALD)技术沉积了氧化铝层作为钝化层,发现氧化铝层具有结合强度好、膜层厚度一致、保形性好等特点。同样经过ESR测量发现该方法也具有良好的钝化效果,钝化后的电致发光强度提升了 一倍。3.基于以上的研究结果,我们将氧化铝钝化的纳米线结构引入硅量子点/非晶碳化硅异质结太阳能电池器件中以提升电池性能。采用ALD技术在纳米线阵列上沉积了不同厚度的氧化铝层作为钝化层,继而制备了硅量子点/非晶碳化硅异质结太阳能电池。发现引入该结构的器件的加权平均反射率大幅度下降,最低加权反射率降至4.76%。通过对异质结太阳能电池的外量子效率(EQE)的测量,发现当氧化铝的厚度为2 nm的时候,电池在300 nm-850 nm光谱范围内的光谱响应明显提高。