Cu(In,Al)(S,Se)2薄膜的三靶共溅射制备与性能表征

2014-04-19 邱继芳 内蒙古大学物理科学与技术学院

  利于磁控三靶共溅射的手段在玻离衬底上沉积物出了Cu-In-Al预制构件膜,后经硫硒化工公司艺能够得到了Cu(In,Al)(S,Se)2(CIASSe)膜吸引能力层,并利于XRD、EDAX、UV紫外线-屏蔽分光光度计等对膜土样营养电化学物质、营养电化学物质和光电产品产品功能使用了定量分析。研究探讨了溅射电效率、硫硒化水温有效间等的工艺参数表对CIASSe膜的营养电化学物质、营养电化学物质及光电产品产品功能的关系。成果是因为:在CIA30W,Al60W,Cu50W三靶共溅的设计电效率下,在540℃热整理,20min后所得额膜为贫铜的红铜矿营养电化学物质,尖晶石的晶化最好,晶粒大小延着(112)晶向定向发育,膜营养电化学物质相似自然的电化学的计量比,的表面高密度不规则,且其光电器件带隙约为1.40eV,是功能极为积极的太阳星能吸引能力层膜。   会因为CuInSe2(CIS)系透明膜阳光直晒的光学公司瓶有光学公司转化成率高、加工制造成本预算低、耐热性安全等特点,CIS系代谢层被人认为是最具发展进步市场前景的半导体行业光学公司村料的一种。因此 会因为CIS的禁资源下行带宽度有1.04eV,与阳光直晒的光能电瓶代谢层的较佳效应(1.42eV)同时还有必要的距离,因此 在CIS中参入一定量的Al方面改用品In,一定量的S方面改用品Se,可使产生的CIASSe混溶氯化钠晶体的禁资源下行带宽度在1.04eV~2.67eV内可调节为。   迄今为止,CIAS基保护膜大太阳升起手机电池板的实践室最底率达成了16.9%。这样,挑战比较适合的联通宽带隙CIASSe保护膜制取技术,对于那些开发节省成本预算、高工作效能的CIASSe保护膜大太阳升起手机电池板极具注重的意义。

  目前CIAS薄膜的制备方法主要有磁控溅射、激光脉冲溅射、真空共蒸发、硫硒化等方法。磁控溅射法能在低压、低温下以较大的沉积速率制备薄膜,而且制备的薄膜均匀致密、结合力好,因此得到了广泛的利用。固态源硫硒化法无毒且有利于环保与计量。本文采用磁控三靶(CuIn0.7Al0.3靶、Al靶、Cu靶)共溅射的工艺制备了CIA合金预制膜,以溅射的方式引入掺杂的Al元素。之后再经过不同温度和时间下的固态源硫硒化退火,以期研究制备出具有黄铜矿结构特征的CIASSe薄膜。着重研究了不同的三靶共溅射功率的组合、不同的硫硒化温度下薄膜的晶体结构、光学和电学特性。

1、CIASSe透气膜的制得   灵活运用CuIn0.7Al0.3靶(CIA靶)、Cu靶和Al靶三靶,选取共溅射的的堆积加工过程制作了CIA前轮驱动体预设膜。五个靶位一致区间120°,三靶一并重置溅射,基片架连着一致电动机。三靶的共溅射時间为15min,溅射的本底抽真空度为3.0×10-4Pa,溅射压强为5.83×10-1Pa。三靶的溅射工率不同为固定住CIA靶30W,Al靶60W,变幻Cu靶的工率不同为30W,40W,50W。   硫硒医药化工艺中采用了固定源硫硒化法,硒硫固定混后物中按Se和S水分子比值1:4称样,并应用Ar气看作保护英文气,对混凝土预制膜展开了20min耗时下各种不同室内温度(400℃、450℃、500℃、540℃)的。对赢得的保护膜展开了XRD、EDAX和紫外光-可看得出分光光度计等耐腐蚀性测试仪。 2、报告单与探讨一下   2.1、pet薄膜架构表现   图1是CIA30W,Al60W,Cu30W的磁控三靶共溅工艺设备在各不相同硫硒化室温热办理下塑料膜的XRD衍射图谱。   由下图可得出,此去应力退火施工工艺下的塑料溥膜构成的单晶体都两条路(311)晶向择优录用生张。伴随工作温度的提升,从400℃到500℃,衍射峰愈来愈越粗糙,半高宽慢慢缩减,体现了塑料溥膜的晶化层次变好。且从下图可得出,塑料溥膜的设计与PDF贺卡中Al0.22In1.78S3相设计普遍接触,从而都含硒化物(Cu2Se)x(In2Se3)1-x的溶物相。   图2是CIA30W,Al60W,Cu40W的磁控三靶共溅加工工艺在不同于硫硒化温暖热治理下pe膜的XRD图谱。   由图可分辨,类似施工艺下的XRD图谱与CIA30W,Al60W,Cu30W时应成图谱差不多高度,所获资金类物质主相依相偎旧是Al0.22In1.78S3,只能所获资金其它杂物有所为有差异。图3是CIA30W,Al60W,Cu50W的磁控三靶共溅施工艺在有差异硫硒化温湿度热除理下所获资金胶片的XRD图谱。   由图3(a)就能够听出,当铜靶的工率加剧到50W时,聚酯pe膜中的Al0.22In1.78S3相和其他一些的硫硒化物相消除,聚酯pe膜逐渐演变成了过于单一纯铜矿框架的CIASSe聚酯pe膜,这与KyooHo等新闻就是一致的。

不同硫硒化温度条件下薄膜(Ⅰ)的XRD衍射图谱

图1 区别硫硒化湿度因素下透明膜(Ⅰ)的XRD衍射图谱 图2 区别硫硒化湿度因素下透明膜(Ⅱ)的XRD衍射图谱

Cu(In,Al)(S,Se)2薄膜的三靶共溅射制备与性能表征

图3 (a)区别的硫硒化室内温度表状况下透明膜(Ⅲ)的XRD衍射图谱;(b)区别的硫硒化室内温度表状况下透明膜的XRD(112)峰衍射图谱   由图3(a)(b)基础性能够 查出,从400℃到500℃的的时候中,根据热度的增加,衍射峰的三创峰發生蓝移,且在450℃时衍射峰的峰形粗糙,峰强最大,半高宽最少。衍射峰的蓝移重点是因此部位Se共价键转变成S共价键的没想到。从500℃到540℃,衍射峰又發生红移,可是峰强减低。衍射峰的红移也许是因此根据硫硒化热度的增加,Al共价键代替部位In共价键的百分比提高了,有的晶格常数及晶胞表面积减低的的原因。   表1彰显了使用pc软件拟合曲线衍射峰的的其他硫硒化平均温下聚酯胶片的晶胞规格。由表格中可查出来,从400℃到500℃,随着时间推移平均温的增长,聚酯胶片的晶格常数持续增长,晶胞质量分数持续新增。从500℃到540℃,晶格常数和晶胞质量分数减短。可查出来,这与XRD衍射图谱的阐述的结果相一致。 3、结论怎么写   通过三靶共溅,即溅射瓦数分辨为CIA30W,Al60W,Cu50W互相溅射的沉积状方法方法制法的CIApe膜充当后驱体,以磁控溅射的方法建立参杂的Al营养元素,经由540℃,20min硫硒化,成功的 制法出了具备着分散化紫铜矿空间结构的CIASSe尖晶石,其基本成分说出比较好化学式测量比,外表高密度光滑,在可看得出光区具备着良好的的挥发效能,光学仪器仪器带隙1.40eV(说出最宜光学仪器仪器带隙)。这类的的工艺制法下的CIASSepe膜好充当日头能动力电池挥发层涂料。