沉积电流对ZnO薄膜的结构和光学性质的影响

采用阴极电沉积的方法在导电玻璃上制备了ZnO薄膜.研究了沉积电流对薄膜结构特性和光学特性的影响.XRD分析表明ZnO薄膜为纤锌矿结构,晶粒尺寸随电流的增大而增大,择优取向随电流的变化发生了转变.光学测试表明样品的透射率最大值可达84%,禁带宽度随电流变化不大,接近于3.3 eV.     

渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池光电转换效率的数值模拟

Cd1-xZnxTe是直接带隙半导体材料,其禁带宽度随x值的变化在1.45eV～2.26eV间连续可调.将具有渐变带隙结构的材料作为太阳电池的光吸收层,可以在近背表面的薄层内产生一个准电场.该电场不仅能将俄歇复合发生的位置有效局域化,而且还可降低由表面复合引起的载流子损耗,增强光生载流子的收集效率,进而提高电池的光电转换效率.用渐变带隙Cd1-xZnxTe多晶薄膜替代了传统CdTe薄膜太阳电池中的均匀相CdTe光吸收层,并用AMPS软件模拟分析了渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池的光电响应特性.经计算,该电池在理想情况下(无界面态、有背面场,正背面反射率分别为0和1)的光电转换效率高达41%.     

RF磁控溅射制备N掺杂Cu2O薄膜及光学特性研究

利用射频(RF)磁控溅射沉积技术,采用Cu2O陶瓷靶作为溅射靶,在N2和Ar气的混合气氛下制备了Cu2O薄膜。通过改变衬底温度和N2流量,研究了RF磁控溅射沉积法对Cu2O薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,衬底温度为300℃时,低N2流量(12sccm)下沉积的薄膜结构为Cu2O和CuO的混合相,N2流量增大至12sccm时薄膜结构转变为单相的Cu2O;不同N2流量下制备的薄膜均呈现三维的结核生长模式,其表面粗糙度的均方根(RMS)值依赖于N2流量,低N2流量下薄膜表面粗糙度的RMS值随N2流量的增大而增大,高N2流量下,RMS值随N2流量的增大而减小,并在一定N2流量范围内趋于稳定;不同N2流量下制备的薄膜均在475nm附近出现发光峰,峰的相对强度随N2流量的增加而减弱,峰位随N2流量的增加出现蓝移,薄膜的光学带隙Eg约为(2.61±0.03)eV。     

多晶CdS/CdTe异质结界面的能带偏移

采用真空蒸发法制备了CdS和CdTe,并对其结构和光学性质进行了研究.原位制备了衬底沿(001)高度择优取向的CdS/CdTe异质结,研究了其结构、电子学性质.获得的CdS/CdTe半导体异质结的价带偏移△Ev=0.98eV±0.05eV,导带偏移△Ec=0.07士0.1eV.     

Pb1-xMnxTe稀磁半导体外延薄膜的光学特性

采用分子束外延(MBE)方法在BaF2(111)衬底上生长了不同Mn组分的Pb1-xMnxTe(0≤x≤0.012)稀磁半导体薄膜.通过波长为3.0~11.0μm中红外透射谱的分析并应用透射光谱上干涉峰峰值的位置计算获得了Pb1-xMnxTe薄膜的折射率,由最小平方根拟合得到折射率的一阶Sellmeier色散关系.在吸收边附近,通过直接跃迁吸收系数与光子能量的关系外推得到其光学带隙.结果表明,在中红外区域其折射率随着Mn含量的增加而减小,其光学带隙则随着Mn含量的增加而增大,在温度T=295K时,随着Mn含量x由0变化到0.012,其光学带隙Eg由0.320eV增加到0.370eV.     

Ar环境下氢化非晶锗硅的制备与特性研究

采用RF-PECVD法在氩环境下制备了Ge掺杂a-Si∶H.将样品通过台阶仪、傅里叶红外光谱仪、紫外可见光分光光度计以及Keithley高阻仪进行分析测试,研究了不同掺杂比例对非晶硅薄膜沉积速率、结构因子、光学带隙及光暗电导率的影响.实验表明:薄膜沉积速率随掺杂量的增大而增大;薄膜结构因子随掺杂量的增大而减小;薄膜对可见光的吸收随掺杂量的增大出现红移,光学带隙减小;掺杂比例较低时,薄膜光暗电导率变化不明显,当GeH4量达20 cm3/min时,薄膜暗电导明显增大,光暗电导比减小.     

CdS/CdTe异质结复合薄膜的制备及其性能表征

在玻璃衬底上依次采用化学水浴法(CBD)和真空蒸发工艺沉积CdS和CdTe薄膜,并在不同条件下进行热处理,制备了CdTe/CdS异质结复合薄膜。利用XRD、SEM、AFM和UV-VIS透射光谱对薄膜的结构、表面形貌、剖面及光学性能进行了研究。结果表明:以玻璃衬底和CdS薄膜作为衬底沉积的CdTe多晶薄膜结构相似,均具有(1l1)面择优取向;不同条件下制备的薄膜致密且粒径均匀,随着热处理温度的升高,薄膜晶粒增大明显,并出现CdS层减薄的现象,但薄膜的粗糙度也随之增大;CdCl2氛围下热处理后,薄膜粒径增大,粗糙度明显降低,其(111)晶面的择优取向进一步增强,且透过率下降,这对于提高太阳电池的光谱响应是非常有利的。     

Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延及其室温铁磁性

研究了Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延、结构、光学和磁学性质.利用分子束外延技术,在蓝宝石(0001)衬底上外延得到Co掺杂的Zn1-xCoxO(0≤x≤0.12)单晶薄膜.光透射谱和原位的X光电子能谱显示Co离子代替了ZnO晶格中部分Zn的位置.Zn1-xCoxO单晶薄膜具有内禀的铁磁性,并且居里温度高于室温.样品的铁磁性随着Co掺杂量x(x≤0.12)的增加而单调增大.     

Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延及其室温铁磁性

研究了Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延、结构、光学和磁学性质.利用分子束外延技术,在蓝宝石(0001)衬底上外延得到Co掺杂的Zn1-xCoxO(0≤x≤0.12)单晶薄膜.光透射谱和原位的X光电子能谱显示Co离子代替了ZnO晶格中部分Zn的位置.Zn1-xCoxO单晶薄膜具有内禀的铁磁性,并且居里温度高于室温.样品的铁磁性随着Co掺杂量x(x≤0.12)的增加而单调增大.     

太阳电池中CdS多晶薄膜的微结构及性能

采用化学水浴法制备了CdS多晶薄膜,通过XRD,AFM,XPS和光学透过率谱等测试手段研究了CdS多晶薄膜生长过程中的结构和性能.结果表明,随着沉积的进行,薄膜更加均匀、致密,与衬底粘附力增强,其光学能隙逐渐增大,薄膜由无定形结构向六方(002)方向优化生长,同时出现了Cd(OH)2相.在此基础上,通过建立薄膜的生长机制与性能的联系,沉积出优质CdS多晶薄膜,获得了转化效率为13.38%的CdS/CdTe小面积电池.     

玻璃上热壁真空沉积生长CdTe薄膜的结构及光学特性

采用热壁真空沉积的方法,在清洁的玻璃衬底上生长了不同膜厚的CdTe薄膜,对其结构和薄膜的本征吸收光学特性进行了测量分析研究.XRD测试显示薄膜为多晶,具有标准的立方结构,沿(111)方向有明显的择优取向.晶格常数的计算值为0.649nm,与标准值符合得较好.用Cary 5000型双光束分光光度计测试了薄膜的反射谱和透射谱,显示在本征吸收区透过率随着膜厚的增加和波长的减小而减小.对测量的反射谱和透射谱采用较严格的数学处理,计算得到了描述薄膜宏观光学特性的重要物理量,即薄膜的吸收系数、消光系数、折射率等.用(hvα)2对hv作图,得出了薄膜厚度为0.12,0.48和0.81μm的光学能隙分别为1.54,1.48和1.46eV,证实了材料是直接带隙结构,且在本征吸收的可见光区有高的吸收系数.     

玻璃上热壁真空沉积生长CdTe薄膜的结构及光学特性

采用热壁真空沉积的方法,在清洁的玻璃衬底上生长了不同膜厚的CdTe薄膜,对其结构和薄膜的本征吸收光学特性进行了测量分析研究.XRD测试显示薄膜为多晶,具有标准的立方结构,沿(111)方向有明显的择优取向.晶格常数的计算值为0.649nm,与标准值符合得较好.用Cary 5000型双光束分光光度计测试了薄膜的反射谱和透射谱,显示在本征吸收区透过率随着膜厚的增加和波长的减小而减小.对测量的反射谱和透射谱采用较严格的数学处理,计算得到了描述薄膜宏观光学特性的重要物理量,即薄膜的吸收系数、消光系数、折射率等.用(hvα)2对hv作图,得出了薄膜厚度为0.12,0.48和0.81μm的光学能隙分别为1.54,1.48和1.46eV,证实了材料是直接带隙结构,且在本征吸收的可见光区有高的吸收系数.     

铋含量的变化对BixFeO3薄膜微结构和光学性质的影响

通过溶胶-凝胶技术在Si衬底上制备了x从0.80增大到1.20的Bi x FeO3薄膜样品.分析了Bi元素含量的改变对BFO薄膜微结构和光学性质的影响,表明在Bi缺失和Bi过量的Bi x FeO3薄膜样品中均出现了Bi2Fe4O9杂相和铁氧化物杂相,导致Bi x FeO3薄膜晶格的菱形扭曲结构发生变化.测试得到了薄膜的拉曼散射谱和椭圆偏振光谱,拉曼散射谱反映了Bi x FeO3薄膜样品中的振动模式明显受到x取值的影响.根据椭偏数据拟合得到的结果表明折射率在波长600 nm以下范围内随着x的减小而减小.而样品的禁带宽度从2.65 eV到2.76 eV,在x为1.05和1.10时得到最大值.     

磁控反应溅射制备的SnO2多晶薄膜及其特性

采用反应磁控溅射制备了高阻SnO2薄膜.利用X射线衍射、透射光谱、霍尔效应、暗电导温度关系等方法研究了退火对薄膜的结构、光学和电学性质的影响.发现在510℃退火1h后,SnO2薄膜从非晶态转变为四方相结构的多晶薄膜,光能隙在3.79 eV和3.92 eV之间,电阻率为8.5Ω·cm,电导激活能约为0.322 eV.研究结果表明,此方法制备的SnO2高阻膜适合作为过渡层应用于CdTe太阳电池中.     

太阳电池中CdS多晶薄膜的微结构及性能

采用化学水浴法制备了CdS多晶薄膜，通过XRD，AFM，XPS和光学透过率谱等测试手段研究了CdS多晶薄膜生长过程中的结构和性能.结果表明，随着沉积的进行，薄膜更加均匀、致密，与衬底粘附力增强，其光学能隙逐渐增大，薄膜由无定形结构向六方(002)方向优化生长，同时出现了Cd(OH)2相.在此基础上，通过建立薄膜的生长机制与性能的联系，沉积出优质CdS多晶薄膜，获得了转化效率为13.38%的CdS/CdTe小面积电池.     

Al掺杂的ZnO薄膜的XPS谱和光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺A(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AzO)薄膜.利用X射线光电子能谱仪和紫外,可见光分光光度计分别对制备的AzO薄膜进行成分、元素的价态分析和光学性质的研究.其实验结果表明,Zn元素以氧化态的形式存在.Al元素以氧化态和单质的形式存在,O元素主要以晶格氧和吸附氧的形式存在.AzO薄膜的光学参数受退火温度的影响较大.AzO薄膜在可见光区域内透射率的平均值为85%,并且随着退火温度的升高,AzO薄膜在可见光区域内的透射率稍微增大;薄膜的紫外吸收边向短波方向移动;薄膜的光学带隙从3.83 eV增大到3.88 eV;并且消光系数在紫外区域随着波长的增大而急剧下降.     

ZnO纳米棒/薄膜结构的电沉积制备及性能

以阳离子表面活性剂——十六烷三甲基氯化铵(CTAC)作为添加剂,采用电沉积法在氧化铟锡玻璃基板上制备了ZnO薄膜。并研究了CTAC含量对阴极电流密度、结构、表面形貌、化学态和光学性能的影响。实验发现阴极电流密度和(002)择优取向随CTAC含量的增加而增加。电沉积氧化锌薄膜的表面形貌随CTAC含量的增加由小晶粒变为纳米棒,这表明CTAC在控制表面形貌方面有很重要的作用。X-射线光电子能谱表明Zn2p3/2,Zn2p1/2,O1s的峰位分别为1020.78eV、1046.88eV和530.8eV。CTAC对电沉积的影响可能是由于CTAC的吸附作用改变了不同晶面的表面能和生长动力学。此外,研究了ZnO薄膜的光学性能,结果表明当CTAC含量为3.0mmol/L时,薄膜具有较好的透光性和紫外发射性能。添加不同含量CTAC的ZnO薄膜禁带宽度介于3.27～3.52eV。     

溅射压强对ITO/Cu2O复合膜结构和光学性能的影响

利用脉冲磁控溅射制备技术,以氧化铟锡(ITO)导电玻璃为基底,采用单质金属Cu 靶作为溅射靶,在O₂和Ar的混合气氛下沉积了Cu₂O薄膜。通过调控溅射压强,研 究了脉冲磁控溅射沉积法在不同溅 射压强下对Cu₂O薄膜的物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,在O₂、Ar流 量比(O₂/Ar)为20∶90的气 氛条件下,在2～3Pa的溅射压强范围内,可获得纯相的Cu₂O薄膜;薄膜表面形貌依赖于 溅射压强,薄膜表面粗糙度的 均方根(RMS)值随溅射压强的增大而减小;在ITO上沉积Cu₂O 薄膜后,薄膜的光学吸收边红移至780 nm, ITO/Cu₂O复合膜的光谱吸收范围拓展至300～780 nm,复合膜的吸收强度随溅射压强的增 大而减小,光学带隙E_g 随溅射压强的增大而增大,E_g值为2.28～2.39eV。     

膜厚对氧化钒薄膜结构和光学性质的影响

利用真空热蒸发在石英基片上制备了不同厚度的氧化钒薄膜, 研究厚度对薄膜的结构、形貌和光学特性的影响。薄膜的结构由X射线衍射(XRD)仪和拉曼(Raman)光谱仪测得, 表面形貌用原子力显微镜(AFM)观测。利用分光光度计测量薄膜的光学透射率, 并且采用Forouhi-Bloomer模型与修正的德鲁德(Drude)自由电子模型相结合的方法拟合透射率来确定薄膜的折射率、消光系数和带隙。结果表明, 热蒸发的氧化钒薄膜呈非晶态, 薄膜的主要成分为五氧化二钒, 且含有少量的二氧化钒。薄膜表面的颗粒粘结在一起, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜表面粗糙度以及颗粒尺寸变小, 膜层表面平整度越来越好, 颗粒之间的空隙变小, 导致折射率随膜厚的增加而增大, 消光系数减小。另外, 随着薄膜厚度从200 nm增加到450 nm, 光学带隙从2.67 eV减小到2.45 eV。     

AZO透明导电薄膜的结构与光电性能

采用射频溅射工艺制备了Zn1-xAlxO透明导电薄膜。通过XRD、UV透射和电学性能测试等分析手段,研究了Al浓度对薄膜的组织结构和光电性能的影响规律。结果表明:薄膜具有c轴择优取向,随着Al浓度的增加,(002)衍射峰向高角度移动,峰强度逐渐减弱,x(Al)为15%掺杂极限浓度。x(Al)为2%时,薄膜电阻率是3.4×10–4Ω.cm。随着掺杂量x(Al)从0增加到20%,薄膜的禁带宽度从3.34 eV增加到4.0 eV。