近空间升华技术中气氛对CdTe薄膜的结构、性质的影响

发展近空间升华氩气氛沉积工艺可以降低制备成本.该文使用近空间升华技术,在不同氧浓度的氩氧气氛下沉积CdTe多晶薄膜.测量了薄膜的X射线衍射谱,计算了薄膜的织构系数Ci及其标准方差σ;测量了薄膜的透过率谱,计算了光能隙.研究了择优取向程度和光能隙随氧浓度的变化.结果表明,1)不同气氛下沉积的CdTe薄膜均为立方相结构.随氧浓度的增加;σ增加;氧浓度为6%时,σ最大;之后随氧浓度增加,σ降低,在12%达到最小,然后随氧浓度的增加而增加.在玻璃衬底上沉积的CdTe薄膜,比在CdS上沉积的具有更高程度的择优取向;2)CdTe薄膜的光能隙为1.50eV～1.51eV,氧浓度对其影响甚微.     

VHF-PECVD法高速率沉积氢化微晶硅薄膜

采用光发射谱(OES)技术对氢化微晶硅(μc-Si：H)薄膜的甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)生长过程进行了原位监测,并对不同沉积条件下VHF等离子体中SiH和H的发光峰强度与薄膜沉积速率之间的关系进行了分析与讨论。通过Raman光谱、X射线衍射与扫描电子显微镜(SEM)测量,研究了μc-Si：H薄膜的结构特征与表面形貌。基于当前的沉积系统,对μc—Si：H薄膜沉积条件进行了初步优化,使μc—Si：H薄膜的沉积速率提高到2．0nm／s。     

沉积温度和激光刻线功率对a-Si材料H含量及电池组件效率的影响

系统研究了非晶硅本征层的沉积温度和激光刻线功率对薄膜电池组件性能的影响。各非晶硅薄膜(P层、I层和N层)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备。I层的光学带隙随着沉积温度的升高而降低,同时也引起电池转换效率的变化。采用傅里叶红外分析检测I层的H含量及键合方式,H含量及键合方式的变化是引起光学带隙变化的根本原因。激光刻线的形貌采用光学显微镜作微观分析,而采用不同激光功率刻线后,薄膜电池的性能也有所差异,结果显示7.5μJ是最合适的功率。     

CO_2/SiH_4气体流量比对氢化硅氧(SiO_x:H)薄膜微结构和光学特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法,以不同的二氧化碳与硅烷气体流量比(R_C=[CO_2]/[Si H_4]=0、0.5、1、2)和不同的衬底温度(200和250℃)在高气压(220 Pa)和高功率密度(1 W/cm~2)条件下制备了一系列的氢化硅氧(SiO_x∶H)薄膜。运用Raman谱、XRD和紫外-可见光透射谱(UV-VIS)对材料的微结构和光学特性进行测试与分析。实验发现,薄膜沉积速率高达0.60 nm/s;同时,随着掺入气体CO_2流量增加,薄膜由微晶+非晶两相结构逐渐转化为非晶相;在500~750 nm波长范围内,氧的掺入使薄膜折射率下降(从3.67到2.65)、光学带隙增大(从1.52~2.26 eV)。     

衬底温度对PLD法沉积CdS及ZnS薄膜材料的影响

以ITO玻璃为衬底,利用脉冲激光沉积(PLD)法在温度为50、200和400℃下制备了CdS、ZnS薄膜。测量分析了温度对CdS及ZnS薄膜的透射光谱特性、光学带隙、Raman光谱特性等的影响。结果显示,在实验温度范围内:①ZnS薄膜比CdS薄膜透射性能好,光学带隙大;②ZnS薄膜的Raman光谱复杂,Raman特征峰较弱;CdS薄膜的Raman特征峰明显;③随温度升高,CdS与ZnS相比禁带宽度增加明显、Raman特征峰增高变窄。对此现象进行了解释,为利用CdS或ZnS薄膜作为CIGS薄膜太阳电池缓冲层提供了参考。     

工作气氛对氮化硅薄膜结构的影响

以石英玻璃和抛光硅片做为衬底材料,采用射频磁控反应溅射法,通过改变Ar/N2流量比得到了一系列氮化硅薄膜.用分光光度计对薄膜的光学特性进行了表征;X射线光电子能谱(XPS)表明薄膜中出现了Si-N的键合结构;原子力显微镜(AFM)图显示了在抛光硅片上制备出的薄膜比较平整、致密.实验结果表明:纯N2条件下制备的薄膜比使用Ar和N2混合气体条件下制备的薄膜中的SiNx含量要低;在混合气体参与的条件下,随着氮气流量的增加,薄膜中出现了微孔,缺陷态增加,并对微孔的形成机制进行了解释.     

SOI材料上硅薄膜电池的研究

用注氧隔离法在单晶硅衬底中形成SiO2隔离层,制备成SOI(SiliconOnInsulator)衬底,用快速化学汽相沉积(RTCVD)法在此衬底上制备硅薄膜,热扩散形成PN结,制备成薄膜太阳电池,电池表面钝化及减反膜采用的是等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法制备的SiN,薄膜电池的电极全部由正面引出,制成的23μm厚薄膜电池的光电转换效率为8 12%(1×1cm2,AM1 5,23℃)。扩展电阻的测量表明电池有良好的PN结特性;量子效率测量表明SiN比常规的热氧化SiO2有更好的减反射和钝化作用;电池的暗特性表明电池具有较高的串联电阻,并分析了正面引电极对串联电阻的影响。     

KCl浓度对电沉积ZnO量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

文章采用恒电位沉积法在导电玻璃上制备了ZnO薄膜,研究了沉积液中KCl浓度对ZnO薄膜结构的影响,将制备的ZnO薄膜应用于量子点敏化太阳能电池(QDSCs)的光阳极,而后分析了该太阳能电池的光电转换效率。文章还利用X射线衍射(XRD),以及扫描电子显微镜(SEM),表征ZnO薄膜的结构和形貌,以紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征量子点敏化前后光阳极的光吸收特性,利用电化学工作站测试不同形貌ZnO-CdS太阳能电池的光电转换特性。分析结果表明:当KCl浓度为0.075 mol/L时,ZnO薄膜呈现出均匀多孔的纳米片结构,以该ZnO薄膜为光阳极的QDSC的开路电压为0.35 V,短路电流密度为3.17 mA/cm~2,光电转换效率为0.36%;与未添加KCl的ZnO薄膜相比,多孔片状ZnO薄膜的活性位点能够与电解液充分接触,这样提高了光阳极内光生电子的注入效率,从而使太阳能电池具有更高的的光电转换效率。     

基于氧化钨和普鲁士蓝的可变色超级电容器

氧化钨(WO3)薄膜作为阴极电致变色材料,还原态(阳离子嵌入)时着色而氧化态(阳离子脱出)时褪色;而普鲁士蓝(Prussian blue,PB)薄膜作为阳极电致变色材料,还原态(阳离子嵌入)时褪色而氧化态(阳离子脱出)时着色.利用不同离子存储状态下WO3和PB薄膜的变色互补性,构筑了基于WO3和PB薄膜的可变色超级电容器.利用脉冲激光沉积法和电沉积法在透明导电玻璃表面制备了 WO3/PB复合薄膜,并以该复合薄膜为电极,构筑了对称型可变色超级电容器.结果表明,WO3/PB复合薄膜具有优异的循环稳定性,循环200圈后,面电容量的保持率可达83.8％;在650 nm时,由于WO3和PB薄膜在不同电压下的协同变色,超级电容器的光透过率差在完全着色与褪色时为53.2％.该超级电容器在不同充、放电状态下可清晰地显示不同的颜色组合及光对比度,从而实现利用颜色变化指示超级电容器的能量存储状态.本研究有助于推动电致变色和能量存储领域的交叉融合,为超级电容器能量存储状态的可视化提供实验依据.     

RF-PECVD制备硼掺杂氢化非晶硅氧(a-SiO_x∶H)薄膜及其光电特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,在不同CO_2与硅烷气体流量比(R_C=[CO_2]/[SiH_4]=0.0、0.5、1.0、2.0)、衬底温度(T_S=200℃)、乙硼烷掺杂浓度(R_B=[B_2H_6]/[SiH_4]=1.5%)、高氢稀释比(R_H=[H2]/[SiH_4]=200)、高气压(220 Pa)和高功率密度(1 W·cm~(-2))条件下制备一系列氢化非晶硅氧(a-SiO_x∶H)薄膜。通过分光光度计(UV-VIS)透射谱分析薄膜折射率n、光学带隙E_g与R_C的关系;采用绝缘电阻测试仪进行变温暗电导测试,分析讨论暗电导σ_d、激活能E_a与R_C的关系;运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对薄膜的键合模式及薄膜中氧、氢含量进行分析表征。结果显示,随R_C增加,薄膜光学带隙展宽,折射率减小,激活能E_a增大,费米能级向导带底移动,薄膜缺陷增多。     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池初步研究

研究了用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)方法制备的不同沉积气压下的微晶硅薄膜样品。随着沉积气压的逐渐增大,样品的沉积速率也逐渐增大;样品的光敏性和激活能测试结果表明：随气压的变化两者发生了规律性一致的变化;傅立叶变换红外(FTIR)测试表明制备的样品中含有一定量的氧,使得样品呈现弱n型;室温微区喇曼光谱测试分析得到样品的微晶化特征与IR的分析是一致的,用高斯函数对喇曼谱解谱分析定量得出了晶化程度;分析了H处理p／I界面对电池性能的影响;首次在国内用VHF-PECVD制备出效率达4．24％的微晶硅电池。     

NiOxHx能效窗口薄膜的电致变色性

介绍了用于能效窗口的直流溅射氢氧化镍电致变色薄膜的电变色性能。讨论了不同偏置条件下的光透过谱线和循环伏安特性，薄膜厚度与光密度的变化关系，以及不同厚度的电致变色薄膜与光透过度的关系。同时对电色薄膜的时间响应性、光密度变化与注入的电荷密度的联系也进行了研究。     

等离子体引入热丝CVD对沉积过程的影响

将等离子体引入热丝化学气相沉积(HWCVD)过程,并采用该技术制备了多晶硅和微晶硅薄膜,通过Raman散射、红外吸收谱等手段研究了薄膜结构性质,讨论了等离子体引入热丝CVD对沉积过程的影响.结果表明,与单纯的HWCVD技术相比,等离子体的加入在一定条件下有助于薄膜晶化、增加薄膜致密度、提高薄膜均匀性并阻止硅化物在高温热丝表面的形成.     

NiO_xH_y 能效窗口薄膜的电致变色性

介绍了用于能效窗口的直流溅射氢氧化镍电致变色薄膜的电变色性能。讨论了不同偏置条件下的光透过谱线和循环伏安特性，薄膜厚度与光密度的变化关系，以及不同厚度的电致变色薄腊与太阳光透过率的关系。同时对电色薄膜的时间响应特性、光密度变化与注入的电荷密度的联系也进行了研究。结果表明，直接采用氢氧化镍作为制备电致变色薄膜的靶材，获得的薄膜有良好的电致变色性能，薄膜不需激活就有良好的初始电色特性。初步讨论了镍电致变色的机理，用能带理论可以定性说明镍电致变色薄膜的消着色机理。     

低速率沉积非晶硅薄膜钝化Cz-Si片的研究

采用PECVD法在低沉积速率(1?/s)条件下制备非晶硅,双面钝化n型Cz硅片(40 mm×40 mm),钝化最好的硅片平均少子寿命值为889μs,局部最高近1600μs,用准稳态光电导法测试的平均伪开路电压i Voc达722 m V。对FTIR测试结果分析表明:非晶硅薄膜中的Si H2与Si H键的相对数量对钝化效果具有重要影响。     

高迁移率IWO薄膜特性及其在薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池中的应用研究

采用反应等离子沉积(RPD)技术在玻璃衬底上制备掺W的In_2O_3(IWO)薄膜,实验发现氧偏压对薄膜特性影响较大。研究氧偏压对IWO薄膜光电特性的影响,低温条件下制备的薄膜结晶性较好,IWO迁移率达到60.0cm~2/(V·s)。经过退火处理后,IWO的迁移率达到120.0 cm~2/(V·s)以上。基于X射线衍射(XRD)和变温霍尔效应测试分析,高迁移率主要归因于良好的结晶性以及较低的晶界势垒。最后将优化的IWO薄膜应用到薄膜硅/晶体硅异质结(SHJ)太阳电池中,高迁移率有助于提高电池的短路电流和填充因子,获得高达22.3%的光电转换效率。     

直流磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO:Al薄膜结构特性

利用直流磁控溅射法在有机薄膜衬底和普通玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的ZnO:Al薄膜,并分析了氧分压、溅射压强、沉积时间、温度对薄膜结构特性的影响.研究发现,铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜,具有六角纤锌矿结构,ZnO:Al薄膜具有(002)择优取向.在同样的制备条件下,薄膜的晶化在普通玻璃上比在PET衬底上要好,但是在特定的条件下(沉积时间15min),在PET衬底上的要比普通玻璃衬底上的好.     

化学沉积法中立方相和六方相CdS薄膜的制备及其特性

采用化学沉积法制备了多晶CdS薄膜;利用X射线衍射仪、原子力显微镜、透射光谱以及光电导测试等方法表征了CdS薄膜的晶体结构、光学特性和电学特性。结果表明:通过改变反应液中Cd2 离子浓度(0.002~0.008mol.L-1)和提高沉积温度(80~90℃)来加快沉积速率,CdS薄膜晶相由六方相(H)向立方相(C)转变,且禁带宽度随Cd2 离子浓度增大逐渐变大;当Cd2 离子浓度从0.002mol.L-1增加到0.005mol.L-1时,薄膜呈六方相,浓度为0.006mol.L-1时出现六方与立方两种晶相共存,而浓度为0.008mol.L-1时薄膜转变为立方相。CdS薄膜表面形貌、光学特性、电学特性也随Cd2 离子浓度的增大而有规律的变化。     

超高浓度钛掺杂硅薄膜的制备及光电特性研究

将磁控溅射和热丝化学气相沉积相结合,制备出超高浓度钛掺杂的氢化非晶硅薄膜.通过光发射谱(OES)分析了热丝加热前后直流溅射辉光特性,结果表明热丝加热与否对直流溅射过程的影响不大.俄歇电子能谱显示钛在薄膜中是均匀分布的,改变磁控溅射的功率可控制薄膜中钛的含量,薄膜在可见和红外光的吸收随钛浓度的增加而显著增强.掺钛非晶硅薄膜仍表现出半导体特性,电阻率随着温度的降低而提高,满足变程跳跃电导输运机制.采用激光熔融(PLM)对薄膜进行退火,薄膜晶化率达50％以上.晶化的掺钛硅薄膜仍保持较高的可见-红外波段的光吸收.     

射频溅射沉积TaOx薄膜离子导体性能

利用射频反应溅射沉积方法在不同氧含量下以WO3/ITO/Glass为基体,制备了一系列厚度大于200nm的TaOx薄膜,并用Arnoldussen方法检测离子导电性能.结果表明,当溅射功率为150W、氧含量10～80%条件下制备的TaOx薄膜均为离子导体.其中氧含量20-40%时离子导电性能最佳.用TaOx薄膜作为离子导体制备的Al/Niox/TaOx/Wox/ITO/Glass电致变色器件,其着色态在可见光谱范围(0.38-0.78μm)的平均反射比为11.2%,漂白态时对应的平均反射比可达83.2%.本文还讨论了TaOx离子导体的离子导电机理.