Pr掺杂ZnTe薄膜的结构及光学特性

2010-02-11 李忠贤 内蒙古大学物理科学与技术学院

  利用真空蒸发的方法制备ZnTe 多晶薄膜,并采用双源法对薄膜进行了稀土元素Pr 的掺杂。用XRD、紫外可见分光光度仪、冷热探针对薄膜的性质进行了表征。结果表明,当原子配比Zn∶Te=1∶0.7,热处理温度T=500℃时,可制备较理想的ZnTe 多晶薄膜。稀土Pr 掺杂并未改变样品的物相结构,但使薄膜光吸收增大而增大。

  伴随游戏绿色能源联合开发信息的愈发基础薄弱、场景的总是恶变各类客户对绿色能源联合开发实际需求的扩大,高效率预算保护膜阳光电池组的联合开发和利用越发越导致客户的看重。

  CdTe是直接带隙半导体,具有高达105 cm- 1的吸收系数,是一种理想的太阳电池材料。由于CdTe存在自补偿效应,制备高电导率浅同质结很困难, 所以实用的电池都是异质结结构。但是要使p-CdTe和金属电极形成稳定的低欧姆接触有以下几点困难:首先,CdTe的功函数比大部分金属的高,很难找到一种这么高功函数的金属与它形成欧姆接触。其次,CdTe 表面费米能级的钉扎效应使其偏离Mott- Schottky理论。而且p-CdTe存在自补偿效应,不易实现重掺杂,不能通过量子隧道效应实现欧姆接触。

  在CdTe 和重金属质材质背电级板材区间内沉积状可以达成p型重夹杂着的背碰触层,于是使CdTe 费米能级与重金属质材质背电级板材相匹配,是荣获欧姆碰触的有效地工艺。由背碰触层与重金属质材质区间内的量子所谓的隧道输运逻辑达成低电容碰触,这规定要求背碰触层板材价带顶的的选址比与机械泵能级比CdTe 低也可以在同种的选址,使表面不会有影响空穴向背电级板材输运的价带尖峰。   ZnTe是会直接带隙半导体材料, 禁传输速率度为2.26 eV。理论研究与社会实践都表述,ZnTe与CdTe价带位移低于0.1 eV, 这小的价带位移致使ZnTe与CdTe内阻打交道不大或零势垒, 载流子可能盖过。这也是ZnTe符合做CdTe 阳光容量电池背打交道层的最主要情况。什么和什么的结构类型同一,晶格失配较小。   今天用涡流多效蒸发步骤备制了参杂稀士Pr 的ZnTe膜。顺利通过产品的样品的X 衍射图谱和紫外线可見汲取感情,设计了备制生产工艺能力和参杂对ZnTe膜结晶体组成和光电技术特征参数的影晌。

1、实验

1.1、ZnTe的薄膜的制备

  将清洗干净烘干的玻璃衬底放入蒸发室,高纯锌和碲单质取不同配比放入第一钼舟中,掺杂元素Pr 放入第二钼舟中,待蒸发室抽真空至10-4 Pa 以上时进行蒸发。控制蒸发电流、蒸发时间即可得到ZnTe 薄膜。在300℃~500℃的不同温度下对样品进行热处理

1.2、性能的测试

  用X 放射性元素衍射仪对仿品英文去了公测英文概述,跟据衍射图谱用谢乐公试统计公式了仿品英文的晶粒大小尺寸,晶格常数和晶胞体,用UV- 3100 双光柱分光光度计隐约可见分光光度计公测英文了仿品英文的电子散射光谱分析,并跟据Tauc 方程式用外推法统计公式了各仿品英文的光纤激光切割机的带隙。用冷暖检测器对所制作的仿品英文去导电种类的公测英文。用聚酰亚胺膜测厚仪对聚酰亚胺膜去重量、反射率的公测英文。

2、结果与讨论

2.1、薄膜的的物相与结构

  试样的XRD 自测体现了,未作热治理的试样均突然现身非晶态,热治理后各区别用量的试样均为立方米相的闪锌矿设计的ZnTe,尚未突然现身六方晶系的纤锌矿设计。图1 为区别氧分子用量下的ZnTe保护膜X 衍射图谱,热治理摄氏度T=500℃。由图可看见,区别用量下试样XRD 的择优录用趋向均为(111)晶向,其三创峰各用相匹配的(111)、(220)、(311)晶向。伴随氧分子用量中Te 分量的提升,试样的衍射峰正在逐步降低,并突然现身了Te 单质的衍射峰。深入分析相比得知氧分子用量Zn∶Te=1∶0.7的试样相比非常理想。

不同原子配比的ZnTe薄膜XRD谱

图1 有差异水分子配置比例的ZnTe膜XRD谱T = 500℃   在Zn∶Te=1∶0.7 的理论知识上对膜使用了有色金属要素镨的夹杂,图2 为Pr 夹杂ZnTe 膜的XRD图谱,检样的热办理温差均为T=500℃,有色金属Pr夹杂ZnTe 膜的物相仍为立方米晶系闪锌矿机构,中选优认知仍为(111)晶向,意味着夹杂没有转变膜的尖晶石机构,但夹杂Pr 印象了膜的成果,使晶格的发生突变,随着时间推移夹杂量的增大,检样衍射峰慢慢减低。然而Pr 夹杂调控了Zn 与Te 的化合,使Pr 与Zn 化合,导致镍钢PrZn 的物相。为了切实骤削弱了Zn 与Te 的化合,使检样导致Te单质的物相。

不同掺杂量的镨掺杂ZnTe 薄膜的XRD 图谱 不同热处理温度的Pr 掺杂ZnTe 薄膜的XRD 图谱

图2 有差异掺入量的镨掺入ZnTe 溥膜的XRD 图谱T=500℃ 图3 有差异热净化处理温度表的Pr 掺入ZnTe 溥膜的XRD 图谱掺入源蒸发器电流值I=60A   图3 不同于气温贴膜XRD 衍射图谱阐明,参杂量的参杂电流大小I=60A 时,分别是对贴膜在热治理气温300℃、400℃、500℃时,稀士Pr 参杂ZnTe的物相仍为万立方晶系闪锌矿构成类型。当贴膜的热治理气温上升,贴膜的结晶体地步提高自己,贴膜的衍射峰增強。并在热治理气温500℃, 贴膜造成PrZn 的碳素钢物相。以至于恰当的的热治理会使和问题能够不地步的解除时,贴膜的微构成类型的到有一定的减少。   要根据衍射谱线由谢乐计算公式: D=κλ/βcosθ   计算方法了原材料的金属材质晶粒大小度度长宽规格,式中κ 为常数,θ为衍射角,λ 为X 放射性元素的光波波长,β 为半高宽。原材料的金属材质晶粒大小度度长宽规格、晶格常数、晶胞球空间。表1 在热办理室温同样时,未夹杂着原材料的的金属材质晶粒大小度度长宽规格比夹杂着原材料的的金属材质晶粒大小度度长宽规格小. 这可能性是基于掺进的Pr 换用Zn,两种的亚铁离子倾斜角其他。晶格常数与晶胞球空间先减短后大。

样品的晶粒尺寸、晶格常数以及晶胞体积 不同热处理温度的镨掺杂ZnTe 薄膜的晶格常数

表1 样本的金属材质晶粒度的尺寸大小、晶格常数同时晶胞比热容 表2 不同于热加工处理温暖的镨夹杂ZnTe 透气膜的晶格常数、晶胞比热容与金属材质晶粒度的尺寸大小夹杂源化掉感应电流I=60A   当体温热解决体温从300℃曾加到500℃,不断地热解决体温的提升,多晶体寸尺变大,塑料薄膜在热解决这段时间内,可取得充分的恣意能确定外表的转入、多晶体会出现完美回国探亲,发生了多晶体结构的的重新构建组成部分晶间去除使多晶体长大成人。