磁控溅射SiC薄膜及其光电特性研究

用射频磁控溅射法制备了SiC薄膜,并对其进行了退火处理.用AFM观察了薄膜的表面形貌,测量了薄膜的厚度与透射光谱.用J.C.Manifacier提出并由R.Swanepoel加以修正和完善的包络线法对薄膜透射光谱进行了分析计算,并结合Tuac公式确定了薄膜的光学带隙.结果表明:在不同射频功率下制备的薄膜均有较强的蓝紫光吸收特性,在低功率下可制备出表面平整,吸收系数小,光学带隙大的薄膜;退火处理后薄膜的吸收系数减小,光学带隙增大,晶粒向圆形转化且尺寸变大.     

氮掺杂氟化非晶碳薄膜光学性质的研究

用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备氮掺杂氟化非晶碳(a-C:F:N)薄膜.用紫外-可见分光光谱仪、椭偏仪、傅立叶变换红外光谱仪对薄膜进行了检测.结果表明:随源气体中氮气含量的增加,光学带隙先减小后升高,折射率变化情况与之相反.在其它条件相同的情况下,升高沉积温度使得薄膜的光学带隙和折射率降低.光学带隙的大小与sp2键含量密切相关,sp2键浓度越大,薄膜的光学带隙越小.     

真空退火对a-C:F:H薄膜的结构与光学带隙的影响

使用CF4和CH4为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备了掺氟非晶碳(a-C:F:H)薄膜,并在N2气氛中进行了不同温度的退火.用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜在退火前后表面形貌的变化,发现退火后薄膜表面变得平坦,疏松.用紫外-可见光透射光谱(UV-VIS)并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和喇曼(Raman)光谱对薄膜进行了分析,获得了薄膜化学键结构和光学带隙的变化情况;发现薄膜的化学键结构和光学带隙与真空退火密切相关,高温退火后薄膜化学键结构:CHx(x=1,2,3下同)、F-芳基、CF2和CF等基团的含量改变;薄膜的光学带隙决定于CHx、退火后CHx含量减少导致薄膜光学带隙的减小.     

DC磁控溅射沉积WO3电致变色薄膜

采用直流磁控反应溅射工艺制备了WO3薄膜,在初始状态和注入Li离子后的平均透射率分别为83%和6%,变化接近77%,表明该WO3薄膜样品具有很好的电致变色性能.根据薄膜的透射率和反射率分别计算了WO3薄膜的光学带隙:非晶WO3薄膜的带隙为3.31eV,多晶WO3薄膜的带隙为3.22eV.     

微晶硅渐变带隙太阳电池的模拟计算研究

运用AMPS软件结合相关实验数据,利用微晶硅带隙与材料晶相比的关系,对pin型微晶硅薄膜太阳电池i层带隙渐变结构的总光生载流子产额、载流子复合速率等参数进行了模拟,并与普通pin型微晶硅薄膜太阳电池进行了对比分析.结果表明,一方面带隙渐变结构增加了进入微晶硅i层作为活性层的光吸收;另一方面渐变各层之间存在缺陷和复合中心,影响载流子收集.对于带隙递增型微晶硅(μc-Si:H)薄膜太阳电池,当i层总厚度为1.2μm时.其光电转化效率为14.843%.     

调控CN_x薄膜的紫外可见波段光学性能研究北大核心CSCD

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在不同衬底温度(常温、50、100、150、200℃)下制备了碳氮(CNx)薄膜,并对其形貌、结构及光学性能进行了研究。通过扫描电镜得出随着衬底温度的升高,薄膜由疏松逐渐变得致密。X射线光电子能谱分析表明:薄膜的结合健有sp^2C=C、sp^3C-C、sp^2C=N和sp^3C-N。随着衬底温度的升高,sp^2C=C的比例没有明显变化,sp3C-C比例逐渐增大(28.6%~36.4%),sp^3C-N的比例也逐渐增大(21.4%~33.4%),而sp^2C=N的比例减小(40.2%~21%)。反射光谱和吸收光谱显示:随着衬底温度的升高,薄膜在200~800 nm波段内的反射率增大(8%~40%),吸收率减小(92%~60%)。进一步推导得到薄膜的光学带隙随着衬底温度的升高而增大(2.5~3.57 e V),主要由薄膜中sp^2C=N减少导致的。本文实现了对CN_x薄膜在紫外可见波段范围内的光学带隙的调控。     

调控CN_x薄膜的紫外可见波段光学性能研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在不同衬底温度(常温、50、100、150、200℃)下制备了碳氮(CNx)薄膜,并对其形貌、结构及光学性能进行了研究。通过扫描电镜得出随着衬底温度的升高,薄膜由疏松逐渐变得致密。X射线光电子能谱分析表明:薄膜的结合健有sp~2C=C、sp~3C-C、sp~2C=N和sp~3C-N。随着衬底温度的升高,sp~2C=C的比例没有明显变化,sp3C-C比例逐渐增大(28.6%~36.4%),sp~3C-N的比例也逐渐增大(21.4%~33.4%),而sp~2C=N的比例减小(40.2%~21%)。反射光谱和吸收光谱显示:随着衬底温度的升高,薄膜在200~800 nm波段内的反射率增大(8%~40%),吸收率减小(92%~60%)。进一步推导得到薄膜的光学带隙随着衬底温度的升高而增大(2.5~3.57 e V),主要由薄膜中sp~2C=N减少导致的。本文实现了对CN_x薄膜在紫外可见波段范围内的光学带隙的调控。     

CIGS薄膜太阳能电池缓冲层材料的研究进展

CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层为低带隙CIGS吸收层与高带隙ZnO窗口层之间形成过渡,减少两者带隙的晶格失配和带隙失调,并可防止溅射ZnO窗口层时给CIGS吸收层带来损害等,对提高CIGS薄膜太阳能电池效率起了重要作用.介绍了CIGS薄膜太阳能电池缓冲层材料的分类和制备工艺,主要阐述了CdS、ZnS及In2S3薄膜缓冲层材料及化学水浴法、原子层化学气相沉积法、金属化合物化学气相沉积法等制备工艺的研究现状,最后指出CIGS太阳能电池缓冲层在制备工艺、环境保护及大规模工业化生产中遇到的问题,并展望了其发展方向.     

CO_2气体反应磁控溅射制备Ti-O薄膜成分和结构研究

室温下采用反应磁控溅射的方法,利用CO2作碳源和氧源制备了碳掺杂Ti-O薄膜。X射线衍射(XRD)、光射线电子能谱(XPS)和拉曼光谱用于表征薄膜的成分和结构。采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计测量了薄膜的吸光度并通过作图计算得到其带隙宽度。结果表明,用CO2作碳源和氧源,可得到C掺杂的Ti-O薄膜。当掺杂碳时,钛氧膜中金红石相特征峰显著减弱,且碳以取代O原子的形式掺杂在薄膜中并促使TiO相的出现。当反应气体为CO2和O2共存时,钛原子优先与氧原子结合并抑制TiO相的形成。碳的掺入能有效降低TiO2带隙宽度,使薄膜的吸收边扩展到可见光区,提高对可见光的吸收。     

热丝辅助MW ECR CVD法高速沉积优质氢化非晶硅薄膜

我们用热丝辅助MW ECRCVD系统,在热丝温度分别为0、1350、1400、1450、1500、1600和1700℃时制备出a-SiH薄膜.通过膜厚测定,红外光谱分析光、暗电导测量等手段,分析了其沉积速率、光敏性及光学带隙的变化规律.结果表明沉积速率和薄膜质量均得到明显的提高,沉积速率超过3nm/s,光暗电导之比提高到6×105.找到最佳辅助热丝温度为1450℃.通过对带隙值的分析,发现当带隙值在1.6～1.7范围内时,薄膜几乎都具有105以上的光暗电导之比.     

非晶硅太阳电池窗口层材料掺硼非晶金刚石的研究

以固态掺杂方式利用过滤阴极真空电弧技术制备掺硼非晶金刚石薄膜, 获得性能优良的宽带隙p型半导体材料, 再利用等离子增强化学气相沉积技术制备p-i-n结构非晶硅太阳电池的本征层和n型层, 最终制成以掺硼非晶金刚石薄膜为窗口层的非晶硅太阳电池. 利用Lambda950紫外-可见光分光光度计表征薄膜的光学带隙, 并测试电池开路电压、短路电流、填充因子以及转化效率等参数, 再分析电池的光谱响应特性. 实验表明, 掺硼非晶金刚石薄膜的光学带隙(～2.0eV)比p型非晶硅更宽, 以掺硼非晶金刚石薄膜用作非晶硅太阳电池的窗口层, 能够改善电池的光谱响应特征, 并提高转化效率达10%以上.     

a-C:F薄膜结构与电学性能研究

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR-CVD）方法,以C4F8和CH4为源气体,在不同气体流量比R（R=[CH4]/（[CH4]＋[C4F8]））条件下沉积氟化非晶碳（a-C：F）薄膜.用原子力显微镜（AFM）分析了薄膜的表面形貌.用柯西（Cauchy）模型和Levenberg-Marquardt非线性迭代算法分析了薄膜的椭圆光谱.用X光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术分析了薄膜的化学成分.随着气体流量比R的增大a-C：F薄膜C-C键结构增多,薄膜C/F比增大.a-C：F薄膜的介电常数取决于电子极化并随R的增大而上升.a-C：F薄膜导电行为在低场强区域呈现欧姆特性,在高场强区域符合Poole-Frankel机制.随着C-C含量的增大,π价带态和π＊导带态之间的带隙减小,电荷陷阱深度减小,陷阱中的电子在场增强热激发作用下更容易进入导带,导致薄膜漏电流增加.     

Pr掺杂ZnTe薄膜的结构及光学特性

利用真空蒸发的方法制备ZnTe多晶薄膜.并采用双源法对薄膜进行了稀土元素Pr的掺杂.用XRD、紫外可见分光光度仪、冷热探针对薄膜的性质进行了表征.结果表明,当原子配比Zn:Te:1:0.7,热处理温度T=500℃时,可制备较理想的ZnTe多晶薄膜.稀土Pr掺杂并未改变样品的物相结构,但使薄膜光吸收增大而光学带隙增大.     

热处理对WO3薄膜光学性质的影响

直流反应磁控溅射法制备了WO3薄膜,薄膜在723K纯N2气中被退火处理.热处理前WO3薄膜为无定形态,热处理后为多晶态.采用透射谱和单谐振子模型获得了薄膜的折射率和消光系数,得到退火前后谐振子能量分别为5.77和5.28eV,色散能为19.9和15.9eV.分析表明退火前后吸收边附近均表现出间接带隙的两段线性关系,间接带隙分别为3.14和2.96eV,声子能量为32和149meV,退火后带隙减小推测可能是由于退火薄膜晶化,氧填隙粒子导致的带尾态效应消失的结果.     

微波ECR CVD法制备a-Si:H膜的氢含量研究

应用微波电子回旋共振化学气相沉积(MWECR CVD)方法,在较高速率下沉积了a-SiH薄膜,用FTIR红外谱仪研究a-SiH薄膜的结构特性与衬底温度、氢稀释比、光学带隙的对应关系,并对2000cm-1附近的特征吸收峰用高斯函数进行了拟合分析,获得了沉积高质量a-SiH薄膜的最佳工艺条件.     

基底负偏压对CO2气相反应溅射制备C:TiO2薄膜性能的影响研究

采用射频磁控溅射法,选择CO_2气相提供反应溅射时的碳和氧源,通过改变基底负偏压制备得到系列C掺杂TiO_2(C∶TiO_2)薄膜。紫外-可见分光光度计测定薄膜的透射率并用tauc作图法得到薄膜的带隙宽度,发现基底负偏压的增加有助于带隙宽度的窄化。拉曼光谱、X射线光电子能谱表征了C∶TiO_2薄膜的结构和成分及元素化学键合态,分析表明,C∶TiO_2薄膜主要为金红石相,C元素替代氧元素与Ti结合形成Ti—C键实现了C元素的掺杂。对甲基橙的光催化降解实验表明通过气相CO_2制备得到的C∶TiO_2薄膜具有较好的光催化活性,且随着基底负偏压值的增加,C∶TiO_2薄膜对甲基橙的光催化降解效率会达到一个相对峰值后开始下降。测试了薄膜表面3种标准液体的接触角并分别计算了表面能各分量,结果发现,C∶TiO_2薄膜受到紫外光照射后表面能中路易斯酸性分量有显著增加,这将有利于促进电子-空穴的有效分离。     

碲化镉薄膜太阳能电池及其溅射制备

简单综述了化舍物半导体碲化镉太阳能电池的发展历史、基本结构和核心问题,在此基础上重点总结了用溅射法制备的多晶碲化镉薄膜太阳能电池的优缺点、面临问题、发展现状,展望了它的发展趋势,并讨论了用溅射法制备渐变带隙碲化镉薄膜太阳能电池以提高转化效率的可能性.     

沉积温度对三倍频ZrO2薄膜能隙的影响

采用电子束蒸发沉积制备了不同基底温度的ZrO2单层薄膜.计算了薄膜在三倍频处的折射率、消光系数,分析了基底温度对薄膜带隙的影响及薄膜性质与损伤阈值的关系,得出了薄膜能隙随温度升高而降低,薄膜在三倍频处的损伤阈值与能隙成正比关系,这与薄膜损伤机理-多光子吸收、雪崩电离机理相符.     

Si(111)衬底上生长的立方MgxZn1-xO晶体薄膜

在国际上第一次采用电子束反应蒸发法在Si(111)衬底上生长了MgxZn1-xO晶体薄膜.能量色散X射线(EDX)特征能谱及X射线衍射(XRD)分析表明薄膜呈立方结构,薄膜的晶面取向依赖于生长温度,在200C温度下生长得到高度(200)取向的立方MgxZn1-xO薄膜,温度过高时得到多晶薄膜.对高度(200)取向的立方MgxZn1-xO薄膜的光荧光激发谱(PLE)分析表明其光学带隙为4.20eV,相对于MgO的带隙红移量为3.50eV.XRD分析还表明立方MgxZn1-xO薄膜与MgO衬底之间的晶格失配仅为0.16%.这使得高质量立方MgxZn1-xO/MgO多量子阱材料的制备成为可能.     

掺硅类金刚石薄膜的制备及其光学性质研究

利用直流磁控溅射技术在单晶硅和光学玻璃表面制备了掺硅类金刚石薄膜,采用紫外-可见光光谱仪、原子力显微镜、X射线光电子能谱(XPS),荧光光谱仪考察了不同硅含量对类金刚石薄膜的光学透过、表面形貌、电子结构和光学带隙的影响.结果表明,掺硅后的类金刚石薄膜的表面粗糙度先变大后变小,光学带隙变宽,但当掺硅达到一定量时,光学带隙有所降低.随着硅掺入量的增加,薄膜的红外透过率显著提高;光的发射中心"蓝移"并且强度增加.XPS的结果表明薄膜的sp3/sp2的比率随着硅含量的增加而变大.