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环境友好型半导体材料硅化镁(Mg2Si)是一种窄带隙间接半导体材料。目前,微电子行业主要基于Si材料进行应用,在Si衬底上生长Mg2Si薄膜的工艺,可以很好地与Si工艺兼容,因此Mg2Si/Si异质结结构具有重大的研究价值。本文采用磁控溅射方法分别在Si衬底、绝缘衬底上制备环境友好型Mg2Si薄膜,研究溅射Mg膜厚度对Mg2Si薄膜质量的影响,在此基础上围绕Mg2Si基异质结LED器件制备工艺进行研究,并对Mg2Si薄膜的电学、光学性质进行研究。首先,在室温下采用磁控溅射方法,在Si衬底上沉积Mg膜,绝缘玻璃衬底上沉积Si膜和Mg膜,然后在低真空(10-1Pa-10-2Pa)氛围下进行热处理制备Mg2Si薄膜。XRD、SEM结果表明,400℃下退火4h,制备出单一相的Mg2Si薄膜,且制备的Mg2Si薄膜晶粒致密、均匀和连续,表面平整,结晶度良好。其次,研究了Mg膜厚度对Mg2Si半导体薄膜生长的影响及Mg膜厚度与退火后生成的Mg2Si薄膜厚度之间的关系。结果表明,Mg膜厚度在2.52μm、2.72μm时,表现出了良好的结晶度和平整度,Mg2Si薄膜的厚度随Mg厚度的增加而增加,约为Mg厚度的0.9-1.1倍。该研究将对以Mg2Si薄膜为基设计器件起重要指导作用。最后,研究了Mg2Si基异质结发光器件的制备,在Si衬底上制备了Mg2Si/Si、Si/Mg2Si/Si异质结LED器件,采用四探针测试系统、半导体特性分析仪、稳态/瞬态荧光光谱仪等设备对Mg2Si/Si、Si/Mg2Si/Si异质结进行电学、光学性质研究。结果表明:Mg2Si薄膜的电阻率和方块电阻随着Mg2Si厚度的增加而减小;Mg2Si/Si、Si/Mg2Si/Si异质结表现出了较好的单向导通特性,且Si/Mg2Si/Si双异质结结构的导通电压比较大,约为3 V;Mg2Si/n-Si异质结器件在波长为1346 nm时,光致发光强度最大。在绝缘衬底上制备的Mg2Si薄膜,在波长为1346 nm时,光致发光强度最大;对比不同衬底上制备Mg2Si薄膜的光致发光,在高纯石英衬底制备的Mg2Si薄膜发光性能更好,且具有红外单色发光特性。