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锗材料凭借其优异的光电性能，已经在太阳能电池、红外光学、功率器件和微波器件等方面实现了重要的应用。基于其在下一代甚大规模集成电路和地面用高效聚光电池等领域展现出的应用前景，对锗单晶材料质量的要求日益提高，有关Ge单晶缺陷、杂质及相关物性等重新成为研究热点。 本论文对多结太阳能电池用4英寸VGF法生长的锗单晶进行了霍尔测试、少子寿命、杂质浓度、晶格完整性、晶格常数、残余应力、氧杂质、热施主等分析和研究，给出了VGF法生长的Ge单晶晶体完整性的不足、产生原因以及改进方法。评估了单晶生长过程中来自辅料成分的杂质沾污程度及其影响作用，模拟分析了衬底完整性所造成的外延晶格失配及其对多结电池性能参数的影响。对单晶氧含量、热施主及其影响作用进行了分析研究。 通过对锗单晶衬底进行XRD双晶衍射、晶格常数、拉曼光谱、位错密度分析，获得了衬底晶格完整性、晶格畸变、位错密度和残余应力的完整信息，发现了VGF-Ge单晶中的残余应力通过晶格畸变，生成位错或非晶结构的形式得到释放。通过辉光放电质谱、二次离子质谱检测分析，证明了VGF-Ge单晶衬底中的有害金属杂质浓度和硼杂质浓度较低，其影响较小，来自生长过程中覆盖剂的杂质沾污可忽略不计。结合锗单晶生长技术工艺，对VGF法锗单晶提出了工艺改善方法。 对相同工艺条件下不同锗单晶衬底上外延生长的三结太阳能电池进行了分析比较，并用PClD软件对锗单晶衬底上生长的GaAs单层电池进行模拟，分析了衬底质量相关的扩散长度和背表面复合率对电池性能的影响。结果表明VGF-锗单晶衬底的晶格质量是影响外延层少子寿命和界面晶格质量的关键因素，进而影响外延层电池材料的扩散长度和背表面复合率，是导致电池性能，尤其是开路电压降低的主要原因。 对低掺杂浓度VGF锗单晶在550℃、650℃和750℃下分别进行退火实验，利用傅里叶变换红外吸收谱(FTIR)对退火前后单晶样品进行了分析比较，结果表明VGF-Ge单晶中存在着较高浓度的氧，处于晶格间隙位置。这些氧杂质在550℃至650℃范围内退火后产生热施主、导致空穴载流子浓度降低、补偿度增加，而在750℃下退火后，氧热施主消失、晶体的电学参数恢复。对氧杂质的来源及改进方法进行了分析。