进入21世纪以后,随着传统化石能源和矿石能源的日益减少,能源危机、环境污染已经成为人类社会急需解决的问题,而随着可再生能源技术的不断成熟,可再生能源尤其是太阳能已成为当今社会经济发展的必然选择。太阳能由于其取之不尽用之不竭的特点,得到了世界各国的高度重视和大力扶持。未来,太阳能必将在能源结构中占据主要地位。而如何提高太阳能电池效率,降低太阳能发电成本已经成为各国光伏发电领域研究的重点。目前,GaAs基多结太阳能电池转换效率最高。GaAs基多结太阳能电池一般以Ge单晶作为其衬底材料,但是由于Ge材料为典型的稀散金属,储量较少、价格较高。因此为了降低多结太阳电池成本,提高其性价比,本论文的主要内容是在单晶硅衬底上制备择优取向高,晶体质量较好的Ge薄膜,拟用价格较低的Si材料代替Ge材料作为多结电池的衬底。首先从布拉格方程出发,证明了谢乐公式的适用范围以及其对于Ge材料晶粒尺寸测量的最大值。随后采用铝诱导方法,利用磁控溅射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)证明了谢乐公式计算出的晶粒尺寸仅为垂直于晶面方向的晶粒高度,而谢乐公式对于Ge(111)晶粒尺寸的最大值为115nm。(2)利用磁控溅射设备在Si衬底上先后沉积A1膜及Ge膜,并利用常规退火方法对样品进行退火,探究常规退火温度变化对于Ge薄膜结构所带来的影响。根据拉曼测试结果,当常规退火温度达到200℃时,Ge薄膜为非晶态;当退火温度在250℃及以上时,Ge薄膜开始晶化,说明了铝诱导Ge薄膜晶化的最低退火温度为250℃,并在常规退火温度为250℃的条件下,成功制备出了晶粒质量较好的Ge薄膜,并且Ge(111)晶向的择优取向超过99%。(3)通过常规退火方法对样品进行250℃及400℃退火温度下不同时长的退火处理,研究退火时间对于Ge薄膜晶化的影响。XRD测试结果表明Ge薄膜结晶质量好坏与退火时间有着密切的关系,当增长常规退火时间时,Ge薄膜结晶质量变好,并且在400℃退火温度下,Ge(111)峰随着退火时间增长择优取向愈发明显。(4)将样品在200℃至500℃的温度范围内分别退火100小时,X射线衍射结果表明250℃时,Ge(111)择优取向度和晶粒尺寸达到最优;之后随着温度升高,Ge(111)择优取向性变差,晶粒质量也逐渐降低。