Cu_2ZnSnS_4粉体材料的制备及其性能研究

采用固相反应法制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)粉体材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的形貌和晶体结构进行了表征,采用紫外-可见-近红外分光光度计对样品的光学性能进行了测试,研究了热处理温度对CZTS样品的晶体结构、光吸收系数和禁带宽度等性能的影响关系.研究结果表明:使用固相反应法在热处理温度高于500℃时,得到的CZTS粉体材料结构为典型的锌黄锡矿晶体结构,其禁带宽度为1.45eV,SEM照片显示样品粒径为50μm的粉体.该材料可以用来压制CZTS靶材,可以用在CZTS薄膜材料的制备领域.     

CZTS薄膜制备的研究进展

Cu2ZnSnS4(CZTS)具有与太阳光谱非常匹配的禁带宽度以及高的吸收系数,这使得CZTS薄膜成为一种最具潜力的新型太阳能电池薄膜吸收层材料。因此研究和完善CZTS薄膜的制备技术并提高薄膜质量及性能成为重要的研究课题。本文主要介绍四种CZTS薄膜的制备方法:磁控溅射、共蒸发、混合溅射、电子束蒸发硫化法。     

p型ZnO:Mn-N薄膜的制备及特性研究

用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了较高结晶质量的ZnO: Mn薄膜,继而进行N离子注入和退火处理,成功实现了ZnO薄膜的Mn-N两步法共掺杂和p型转变.利用X射线衍射(XRD)、Hall测试、分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其性能进行了分析.结果表明:所测样品均具有单一的c轴择优取向,薄膜在退火后没有检测到其它杂质相的生成;薄膜在650 ℃经10～30 min退火时均可实现p型转变,空穴浓度可达1016～1017cm-3,表明650℃可能为ZnO: Mn-N体系中N离子达到电激活成为有效受主的温度;XPS能谱证明了Mn2+、N3-离子的掺入;在热退火作用下,部分间隙位N离子达到电激活通过扩散进入O空位,形成N-Zn或N-Mn键,是样品转变为p型的依据; p型ZnO: Mn-N薄膜室温下的禁带宽度为3.16 eV,相对未掺杂ZnO的禁带宽度3.29 eV明显减小.     

射频溅射金属前驱体硫化法制备的Cu_2ZnSnS_4薄膜(英文)

采用射频溅射技术沉积Cu/Sn/Zn金属前驱体叠层结合硫化技术在玻璃衬底上成功制备了Cu2ZnSnS4薄膜。X-射线衍射分析表明,通过优化制备条件可以获得单一黝锡矿结构且具有(221)择优取向的Cu2ZnSnS4薄膜。霍尔效应和紫外可见透过谱测量表明,样品的薄膜电阻、吸收系数和光学带隙分别达到0.073Ω.cm,104cm-1和1.53eV,具有适合作为薄膜太阳电池吸收层应用的可能性。     

从三元黄铜矿结构CuM（M=In,Ga）X2（X=Se,S）到CuIn0.5-Ga0.5Se2的价电构、熔点和光电性能的关联性分析

应用"固体与分子经验电子理论"(Empirical Electron Theory,EET)系统地研究了三元黄铜矿结构CIGS的价电子结构,以此为基础分析了CIGS(Cu(In,Ga)(Se,S)2)的熔点和光吸收性质.计算结果和实验值符合的很好,计算得到Cu的3d电子与In,Ga的s电子杂化后的跃迁可以使CIGS吸收光子.CuInSe2的禁带宽度在1–1.16eV之间,CuGaSe2的禁带宽度在1.54–1.74eV之间,CuInS2的禁带宽度在1.4–1.61eV之间,CuGaS2的禁带宽度在2.36–2.44eV之间.用球磨、退火的方法得到CuIn0.5Ga0.5Se2单相,通过XRD得到晶体结构,差热分析得到熔点.根据晶体结构和熔点,用EET计算得出CuIn0.5Ga0.5Se2吸收光子的能量主要分布在1.17–1.56eV之间,禁带宽度接近较小值.黄铜矿结构的CIGS都可以吸收紫外光,其中CuInSe2的吸收效率最高,主要吸收峰在紫外区,CuGaSe2吸收紫外光的效率最低.     

退火温度对Ti0.975Co0.025O2薄膜样品的结构和磁性的影响

采用溶胶—凝胶法在Si表面通过浸渍提拉制备了Ti0.975Co0.025O2薄膜样品,并在空气氛围下以不同温度对样品进行退火处理.利用差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描射电镜(SEM)和振动样品磁场计(VSM)对薄膜样品的结构和磁性进行研究.实验结果表明,薄膜的二维结构提高了TiO2向金红石结构转变的温度,延缓了晶粒的生长.薄膜样品的磁性受超顺磁效应影响较弱,主要受氧空位的影响.随着空气氛围下退火温度的升高,样品的结构就会越完善,从而使得样品中氧空位的浓度减少,饱和磁化强度减弱.     

退火温度对制备ZnO薄膜光电学性质的影响

采用溶胶—凝胶法在ITO玻璃衬底上制备氧化锌（ZnO）薄膜,利用AFM和UV对不同退火温度的ZnO薄膜样品进行分析。经实验的表征结果分析,退火温度为500℃～700℃区间,透射率呈现先上升后下降的趋势,而禁带宽度基本保持不变。通过实验结果对比得出,当退火温度为550℃时,制备出的ZnO薄膜的结晶质量较好,表面较光滑,透射率约为90%,禁带宽度为3.25eV,     

溅射功率及退火处理对Ga2O3薄膜特性的影响

采用JGP-300型超高真空磁控溅射镀膜设备在蓝宝石衬底上制备了Ga2 O3薄膜,研究了溅射功率和退火工艺对薄膜晶体结构、表面形貌和光学特性的影响.研究结果表明:当溅射功率为90 W时,Ga2 O3薄膜的(-402)衍射峰最强,薄膜结晶质量最好.退火后Ga2 O3薄膜的结晶度均有所加强.随着溅射功率的增加,Ga2 O3薄膜变得均匀致密,但溅射功率过高反而影响成膜质量.Ga2 O3薄膜吸收边在250 nm附近,在Ga2 O3可见光区域透过率可达85％以上,且在450～500 nm处接近100％.退火处理可以进一步提高薄膜的透过率.Ga2 O3薄膜的禁带宽度随溅射功率的提高而减小,分布在4.8～5.0 eV,且退火后禁带宽度整体减小.这表明退火处理使得大部分Ga2 O3转化为最稳定的 β相.     

电化学法制备p型Cu2O半导体薄膜及其性能的表征

采用电化学沉积方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃上沉积出Cu2O薄膜的基础上,研究了络合剂种类、沉积电位和溶液pH值对Cu2O薄膜结构和性能的影响.结果表明:在以乳酸为络合剂的电解液中沉积出的Cu2O薄膜的晶粒尺寸比以三乙醇胺为络合剂的电解液中沉积出的薄膜晶粒尺寸大,结晶度好,致密度更高;在含有乳酸络合剂的溶液中,随沉积电位的提高,薄膜成核密度增大,晶粒尺寸减小,致密度提高;随pH值增加,制备的薄膜晶向由沿(200)取向变为沿(111)取向.经Mott-Schottky曲线和紫外-可见光透射光谱计算表明,所获得的Cu2O薄膜具有p型半导体性能,禁带宽度为1.93eV.