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硅化物Mg2Si无毒、无污染，其组成元素在地球上含量丰富、资源寿命较长，是一种环境友好型半导体材料。该材料在光电子器件、电子器件、能量器件领域具有重要的应用前景。本文从理论和实验上研究Mn掺杂对Mg2Si薄膜的结构和光电性质的影响。 首先，基于密度泛函第一性原理赝势平面波法，从理论上研究 Mn掺杂对Mg2Si电子结构和光电性质的影响。取Mn含量分别为0，0.125，0.25，0.5，计算Mg2-xMnxSi的能带结构、电子态密度和光学参数。研究表明：Mg2-xMnxSi属于间接带隙半导体材料，带隙值为0.22 eV，在费米面附近，总态密度为零。Mg2Si的导带主要是由Mg的3s、3p态和Si的3p态构成；而价带主要由Si的3p态和Mg的3s、3p态构成；静态介电常数为21.459；折射率为4.632，消光系数为2.857，光吸收范围是0~25.106 eV，光电导率主要峰值位于2.299~2.856 eV；掺杂Mn后，导致带隙为零，在费米面附近，态密度不为零。随着Mn含量的增加，Mg2-xMnxSi的静态介电常数增大，复介电函数的虚部出现红移，且峰值减小，吸收峰先蓝移后红移，且峰值变化不明显；反射谱的波长范围变化范围先增大后减小；光电导率出现蓝移，且峰值先减小后增大；折射率和消光系数都出现红移，且折射率增大，消光系数略有下降。 其次，采用热蒸发镀膜技术，在Si衬底上沉积Mg/Mn膜，并在低真空（10-1 Pa-10-2 Pa）氛围下退火制备Mg2-xMnxSi(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)薄膜。通过XRD、SEM和AFM等技术对薄膜的结构和形貌进行表征，结果表明Mn的掺入虽使薄膜致密度提高，但并没有改变Mg2Si薄膜的晶体结构。随着Mn含量的增加，Mn以替位的形式存在于Mg2Si中，Mg2-xMnxSi薄膜表面粗糙度增加，薄膜表面平均颗粒尺寸减小。 最后，采用霍尔效应测量仪和分光光度计对Mg2-xMnxSi(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)薄膜的光电性质进行了测量。结果表明，当Mn含量较少时，掺Mn并不能改变Mg2Si本身的导电类型，随着Mn含量的继续增加，Mg2-xMnxSi薄膜的导电类型由N型转化为P型。Mn含量的增加，降低了Mg2-xMnxSi内离子键和共价键的强度，导致晶格中原子对电子的束缚能力减弱，从而提高载流子浓度和霍尔迁移率，降低了薄膜材料的电阻。Mg1.96Mn0.04Si的吸收率在波长2000 nm时达到17%，反射率在波长1500 nm时达到90%，透射率在波长1250 nm时达到4%。