磁控溅射制备纳米晶GZO/CdS双层膜及GZO/CdS/p-Si异质结光伏器件的研究

采用磁控溅射制备Ga掺杂ZnO (GZO)/CdS双层膜在p型晶硅衬底上以形成GZO/CdS/p-Si异质结器件。纳米晶GZO/CdS双层膜的微结构、光学及电学特性,通过XRD、SEM、XPS、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应测试系统表征。GZO/CdS/p-Si异质结J-V曲线显示良好的整流特性。在±3 V时,整流比IF/IR(IF和IR分别表示正向和反向电流)已达到21。结果表明纳米晶GZO/CdS/p-Si异质结具有好的二极管特性,在反向偏压下获得高光电流密度。纳米晶GZO/CdS/p-Si异质结显示明显的光伏特性。由于CdS晶格常数在GZO和晶Si之间,它能作为一个介于GZO和晶Si之间的缓冲层,能有效地减少GZO和p-Si之间的界面态。因此,我们获得了GZO/CdS/p-Si异质结明显光伏特性。     

射频磁控溅射法制备AZO/p-Si异质结及其性能研究

利用射频磁控溅射法,在p-Si衬底上生长了Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,并进而制备了AZO/p-Si异质结。X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计、四探针测试仪和霍尔效应测试仪测量表明,AZO薄膜具有良好的结晶质量、光学和电学特性。暗态下的I-V测试表明,AZO/p-Si异质结具有较好的整流特性,反向饱和电流为1.29×10-6A,±2V处的正向和反向电流之比为229.41,计算得出异质结的理想因子为2.28。在标准光照下AZO/p-Si异质结呈现出明显的光生伏特效应,这种异质结太阳电池具有2.51%的光电转换效率。     

ZnO纳米晶薄膜/p-Si异质结制备及其光电特性

为了发展高性能、低成本和结构简单的ZnO纳米 器件,在本文中,利用简便的热分解法,在p型 硅(p-Si)基底上制备ZnO纳米晶薄膜,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪 (XRD)、紫外- 可见分光光度计和荧光光谱仪,分别研究了ZnO纳米晶薄膜的形貌、晶相结构和光学特性。 结果显示:在 p-Si基底上形成不规则颗粒状ZnO纳米晶,为多晶六方纤锌矿结构。ZnO纳米晶薄膜在可 见光区光透过率 高于90%,光学带宽为3.26eV,仅在 387nm处出现一个很强的近带边(NBE)发射峰。进一步发现ZnO纳米 晶薄膜/p-Si异质结在暗态和365nm紫外光照射下都出现整流特性, 形成了二极管。在暗态下,该二极管的 整流率为3.95(±2.46 V),开启电压约为0.7V,理想因 子为4.65,反偏饱和电流为4.57×10－8 A。在365nm的 紫外光照射下,它的整流率高达24.85(±0.65V),说明它对365nm的紫外光有很高的响应,适合用于紫外光探测 器。     

ZnO/p-Si异质结的I-V及C-V特性研究

通过磁控溅射Al掺杂的ZnO陶瓷靶,在p-Si片上沉积n型电导的ZnO薄膜而制备了ZnO/p-Si异质结,并通过测试其光照下的I-V、C-V特性对其光电特性以及载流子输运特性与导电机理进行了研究。研究表明ZnO/p-Si异质结存在良好的整流特性与光电响应,可以广泛应用在光电探测和太阳电池等领域。由于在ZnO/p-Si异质结界面处的导带补偿与价带补偿相差太大的缘故,在正向电压超过1V时,导电机理为空间电荷限制电流导电。同时,研究表明ZnO/p-Si异质结界面存在大量界面态,可以通过减小界面态进一步提高其光电特性。     

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。     

核/壳结构CdSe/CdS纳米晶的制备及其光稳定性

在水溶液中制备了CdSe纳米晶和核/壳结构CdSe/CdS纳米晶,用X射线粉末衍射和X射线光电子能谱对其进行了表征.比较了新制样品与放置30天后样品的吸收光谱和发射光谱,结果表明核/壳结构CdSe/CdS纳米晶具有更好的光学稳定性,可望在光致发光器件和生物荧光标记上得到应用.     

NiO/SiC异质结的光电特性（英文）

NiO是一种天然p型直接带隙半导体材料,首次采用磁控溅射的方法在n型4H-SiC(0001)衬底上淀积NiO薄膜,制作p-NiO/n-4H-SiC异质结。研究了氧气和氩气体积流量对NiO薄膜特性的影响,并研究了NiO/SiC异质结的光电特性。结果表明:所制备的NiO薄膜为多晶结构,当氧气和氩气体积流量均为30 cm~3/min时,NiO薄膜出现[200]晶向的择优生长,呈现p型导电,薄膜平整致密,粒径约为15 nm。采用Ni作为金属电极,J-V测试结果表明异质结具有较好的整流特性,开启电压约为1.4 V,在13.5 mW的紫外灯照射下,异质结出现了光响应,开路电压Voc约为30 mV,光电流密度Jph为0.89 mA/cm~2。     

n-Si/p-CuI异质结的制备及其光电特性研究

采用成本低廉的连续离子层沉积法通过在n型Si衬底上沉积γ相的多晶结构的CuI薄膜而制备了CuI/n-Si异质结。并通过测试其光照下的I-V、C-V特性对其光电特性、载流子输运特性及导电机理进行了研究。研究表明CuI/n-Si异质结存在良好的整流特性,由于在CuI/nSi异质结界面处的导带补偿与价带补偿相差较大,在正向电压、无光照下,导电机理为空间电荷限制电流导电,此时空穴电流主导;在光照下,异质结表现出良好的光电响应,因此可以广泛应用在光电探测和太阳电池等领域。     

cBN/SiN-p异质结的电学性质研究

用射频溅射系统成功制备出 c BN/ Si N-p异质结 ,并系统研究了其电学性质。掺硫 (S)的 n型 c-BN薄膜用 1 3 .5 6MHz射频溅射系统沉积在 P型 Si(1 0 0 ) (8～ 1 5 Ω·cm)衬底上 ,靶材为 h-BN靶 (纯度达 99.99% )。溅射气体为氩气和氮气混合而成 ,固态硫 (S)通过加热蒸发混入工作气体 ,改变硫的加热温度可改变硫的掺杂剂量。为了测量异质结的电学性质 ,用真空蒸镀法在异质结表面蒸镀了 1 .5 mm× 2 .0 mm的铝电极。实验结果表明 ,c BN/ Si N-p异质结的 I-V曲线具有明显的整流特性 ,其正向导电特性的拟合结果表明异质结的电流输运符合安德森理论 ,c BN/ Si N-p异质结的 C-V曲线也和理想异质结的 C-V特性非常接近。得到的 c BN/ Si N-p异质结的自建势为 4.71 V,c-BN薄膜层中的施主浓度为 6.5 0× 1 0 1 4/ cm3。     

The influence of substrate temperature on RF sputtered CdS thin films and CdS/p-Si heterojunctions

Cadmium sulfide (CdS) thin films were deposited onto soda lime glasses and p-Si semiconductors at various substrate temperatures (40, 150 and 275 °C) by radio frequency (RF) sputtering technique. The effect of substrate temperature on morphological, structural and optical properties of CdS thin films were analyzed by means of atomic force microscopy (AFM), x-ray diffraction (XRD) and uv–vis spectrum data. The results showed that the average roughness (R_a) of thin films increased from 2.0 to 4.0 nm and all films had hexagonal wurtzite structure. The optical band gaps of CdS thin films varied between 2.46–2.43 eV. Characteristic parameters of CdS/p-Si heterojunctions including ideality factor, barrier height, series resistance and rectification ratio were measured. It was seen that both ideality factor and barrier height values of the heterojunctions increase with the increase substrate temperature. It was attributed to increase in inhomogenity of the thin films. Furthermore, the photoelectrical parameters of CdS/p-Si heterojunctions were studied.     

DC磁控溅射制备的TiNx薄膜组分及性能分析

利用DC磁控溅射法在p-Si(111)衬底上制备了TiNx薄膜.利用X射线能谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)、紫外/可见分光光度计、四探针电阻率测试仪等分析了薄膜的组分、结构和光电特性.结果表明,薄膜中N/Ti原子比接近于1;衬底温度对薄膜的择优取向影响显著,240℃附近是TiNx薄膜结晶择优取向由(111)向(200)转变的临界点;薄膜在近红外波段平均反射率随衬底温度的升高,先增大后减小;薄膜的电阻率随着衬底温度的升高而显著降低.     

简易化学水浴法制备SnO2/p-Si异质结光电性能

SnO2薄膜沉积在晶硅衬底上通过一种简单化学水浴法以制备n-SnO2/p-Si异质结光电器件,该化学水浴法非常便宜和方便。采用XRD、XPS、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应测试系统表征了SnO2薄膜的微结构、光学和电学性能,对SnO2/p-Si异质结的I-V曲线进行测试并分析,获得明显的光电转换特性。     

直流磁控溅射法制备ZnO:W透明导电薄膜及其性能表征

利用直流磁控溅射法成功地在室温玻璃衬底上制备出了电阻率低、透光率高的掺钨氧化锌（ZnO:W）透明导电薄膜。沉积压强在12-21 Pa之间变化。X射线衍射结果表明实验制备的ZnO:W为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。沉积压强对ZnO:W薄膜的晶化程度、形貌和电阻率有很大影响,而对其透光率和光学带隙及折射率影响不大。当沉积压强为21 Pa,溅射功率为130 W时,所制备薄膜的电阻率达到最小值1.5×10-4 Ω·cm,其方块电阻、可见光透过率分别为6.8 Ω/□和91.3%。     

Optimization of N2/Ar gas flow ratio for the realization of nitrogen-doped p-type ZnCdO thin films synthesized by RF magnetron sputtering

Nitrogen doped ZnCdO films [ZCO:N] have been grown on quartz substrates by radio frequency (RF) reactive magnetron sputtering technique, and the effect of the ratio of nitrogen to argon gas flow [N₂:Ar] on their electrical, microstructure and optical properties were investigated by Hall effect, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), optical absorbance and photoluminescence (PL) measurements. The results indicate that all the ZCO:N films are of hexagonal wurtzite structure with highly (002) preferential orientation. As the N₂:Ar increases from 0:1 to 4:1, the absorption edge for the samples exhibits blue shift. Hall effect measurement results indicate that the N₂:Ar exerts an immense influence on the p-type conduction conversion for ZCO:N film. It is found that ZCO:N film deposited at the N₂:Ar of 1:2 shows the optimal p-type behavior, which has a carrier concentration of 1.10×10¹⁷ cm⁻³, a mobility of 3.28 cm²V⁻¹s⁻¹ and a resistivity of 17.3 Ω cm. Compared with the other samples, ZCO:N film fabricated at the relatively lower N₂:Ar possesses the superior crystal quality, luminescent and electrical properties. Additionally, a possible mechanism of p-type conduction for ZCO:N film was discussed in this work.     

Preparation and characterization of transparent conducting ZnO:W films by DC magnetron sputtering

Tungsten-doped zinc oxide（ZnO:W） films with low resistivity and high transmittance were successfully deposited on glass substrates by direct current magnetron sputtering at low temperature.The deposition pressure is varied from 12 to 21 Pa.The X-ray diffraction results show that all of the deposited films are polycrystalline and have a hexagonal structure with a preferred c-axis orientation.The crystallinity,morphologies and resistivity of ZnO:W films greatly depend on deposition pressure while the optical properties including optical transmittance, optical band gap as well as refractive index are not sensitive to deposition pressure.The deposited films with an electrical resistivity as low as 1.5×10^-4Ω·cm,sheet resistance of 6.8Ω/□and an average transmittance of 91.3% in the visible range were obtained at a deposition pressure of 21 Pa and sputtering power of 130 W.     

反应磁控溅射直接生长绒面结构ZnO:Al-TCO薄膜及其特性研究

利用反应磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长获得了"弹坑状"绒面结构的ZnO:Al-TCO薄膜。通过梯度O2生长(GOG,gradual oxygen growth)方法改善ZnO薄膜的透过率和绒度特性,并且具有较好的电学性能。通过优化实验,GOG方法生长ZnO:Al薄膜(薄膜结构:11.0sccm/10R+9.5sccm/15R)的"弹坑状"特征尺寸为300～500nm,可见光范围透过率达到90%,方块电阻约为4.0Ω/□,电子迁移率为17.4cm2/V-1.s-1。大面积镀制的ZnO:Al具有良好的绒面结构和电学均匀性,可应用于光伏(PV)产业化推广应用。     

射频磁控溅射法制备GZO:Ti薄膜的微结构及其光学性质

采用射频(RF)磁控溅射工艺于玻璃衬底沉积了镓钛 共掺杂氧化锌(GZO:Ti)半导体薄膜,研究了沉积 温度对薄膜微观结构和光学性质的影响。通过X射线衍射仪(XRD)和紫外分光光度计对其晶体 结构和透射光谱特 性进行表征,同时利用光谱拟合法获取了薄膜的光学常数。研究结果表明,所有薄膜均具备 六角纤锌矿结 构和c轴择优取向特性,沉积温度对薄膜的微结构参数、光学 常数和光学带隙具有明显调控作用,当沉积 温度为653K时,GZO:Ti薄膜的晶粒尺寸最大(82.12nm)、位错密度最低(1.48×10－4 nm－2) 、微应变最小(0.001)、可见光区平均透射 率 最高(82.06%)及光学带隙值最大(3.57eV )。