脉冲激光沉积结合快速退火制备SnS薄膜及其表征

利用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上生长、并经Ar保护下快速退火制备SnS薄膜。利用X射线衍射、拉曼光谱、X射线能量色散谱、原子力显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计等表征手段,对不同条件(脉冲激光能量:90和140 rnJ;退火温度:100~400℃)下制备SnS薄膜的晶体结构、化学组分、表面形貌、光学特性等进行表征分析。结果表明:脉冲激光能量为140mJ、退火温度为300℃时所制备的SnS薄膜结晶质量良好、择优取向生长良好、成分接近理想配比(Sn:S=1:1.03)、光吸收系数为10~5 cm~(-1)量级。     

衬底温度对Ta2O5薄膜结构和光学性质的影响

采用直流磁控溅射法在不同衬底温度下(27、150、300、450和750℃)制备Ta2O5薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光分光光度计对薄膜的结构、表面形貌和光学性质进行分析研究。实验结果表明,当衬底温度450℃时,薄膜开始结晶。低于450℃,薄膜为无定形态,光学透过率随着衬底温度的升高而升高,在可见光区域最大透过率为85%。薄膜结晶生成晶粒,会对通过的光束产生散射,降低透过率,光学性能下降。这些结果说明衬底温度和薄膜材料的结构、结晶转变温度及光学性质密切相关。     

电子束蒸发制备CdS多晶薄膜及性质研究

采用电子束蒸发工艺在普通玻璃衬底上制备了硫化镉(CdS)多晶薄膜,研究了不同衬底温度对薄膜结构、表面形貌及光透过率的影响.测试结果显示:(1)不同衬底温度下沉积的CdS薄膜均呈现了〈002〉晶向的高度优势生长,属于六方相结构.随着衬底温度的升高,还逐渐出现了〈103〉、〈004〉、〈105〉等六方晶向;(2)CdS多晶薄膜表面连续,致密性好,且晶粒大小随着衬底温度的升高而增大;(3)低温下制备CdS薄膜吸收谱有较宽的吸收边,随着衬底温度的升高,吸收曲线趋于陡直.制备样品在550nm波段后的平均透过率都超过70%,符合作为CdTe太阳电池的窗口层.     

衬底温度对共溅射法制备TZO薄膜光电性能的影响

以金属Ti和ZnO陶瓷作为溅射靶材,采用直流和射频双靶磁控共溅射方法在玻璃衬底上制备Ti掺杂ZnO(TZO)透明导电薄膜,探究了衬底温度对薄膜光电性能的影响。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪对薄膜微观形貌、结构及光电性能进行了表征和分析。结果表明:制备的TZO薄膜均具有C轴取向生长的六角纤锌矿结构,衬底温度为350℃时TZO薄膜结晶质量最好,电阻率最小,为2.78×10~(-3)Ω·cm,品质因子最高,达到334.1S/cm。所有薄膜样品在波长380～780nm区间平均透过率大于91%,随着衬底温度的升高,TZO薄膜的吸收边出现了蓝移。     

透明导电InSnGaMo氧化物薄膜光电性能研究

利用脉冲激光沉积法在石英衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率极低的Ga,Mo共掺杂ITO基InSnGaMo复合氧化物薄膜。研究了衬底温度对薄膜结构、表面形貌、光电性能的影响。实验结果表明:衬底温度对InSnGaMo复合氧化物薄膜形貌、光电性能均有很大影响。X射线衍射、扫描电镜和霍尔测试结果表明,随着衬底温度的升高,薄膜晶粒度增大,电阻率快速下降,可见光平均透过率明显提高。当衬底温度为450℃时,InSnGaMo复合氧化物薄膜的电阻率最低为4.15×10-4Ω.cm,载流子浓度和迁移率最大分别为3×1020cm-3,45 cm2V-1s-1,在可见及近红外区平均透过率达92%,特别地,波长为362 nm时,最高透射率可达99%。     

磁控溅射MoO_3半导体功能薄膜的制备与结构性能研究

采用射频磁控溅射技术分别在Si(100)和玻璃衬底上通过调整不同的溅射功率和退火温度成功制备了MoO3薄膜。利用X射线衍射、扫描电镜、紫外可见光分光光度计、接触角测量等进行了表征和分析。X射线衍射表明400℃以上沉积的MoO3结晶薄膜属正交晶系,沿(0k0)(k=2n)取向择优生长,衍射峰强度和薄膜的结晶度随溅射功率的提高逐渐增强;利用扫描电镜观察表面形貌,发现结晶的薄膜表面发生了不同程度的变化,由初期均匀分布的纳米细长状颗粒长大成二维片状结构;紫外可见光分光光度计测试表明,薄膜在可见光区具有良好的光学透过性,平均透过率达60%以上;接触角测量发现薄膜呈明显亲水性,通过后续的表面氟化改性热处理,实现了薄膜亲水-疏水的润湿性能转换。     

蓝宝石衬底上VO_2薄膜的PLD外延生长

采用脉冲激光沉积技术,在c面蓝宝石衬底上制备出了VO_2薄膜。利用X射线衍射、Raman光谱、原子力显微镜对生长的样品的结构和表面形貌进行了表征;利用霍尔效应测试仪和紫外-可见-红外光分光光度计分别测试薄膜的方块电阻和透过率。结果表明:在蓝宝石衬底上生长出了结晶性能良好的VO_2薄膜;相变前后其方块电阻变化高达4个数量级,红外透过率的变化高达56%。VO_2薄膜表现出了良好的金属-绝缘转变特性。     

连续式离子层吸附与反应法沉积CuSCN薄膜及其微观结构、光学特性研究

采用乙二醇作溶剂,以连续式离子层吸附与反应法(SILAR)实现硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜在ITO、TiO2薄膜以及玻璃衬底上的沉积.通过X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见光透过谱等手段表征薄膜结晶性、表面和断面微观形貌以及光学特性.结果表明,衬底以及溶剂性质均对SILAR法薄膜沉积过程存在重要影响.ITO衬底上获得的CuSCN薄膜更为致密,呈结晶态,而TiO2薄膜衬底上的CuSCN薄膜主要由颗粒组成,为非晶态.随沉积次数增加,薄膜表面粗糙度增大,光学透过率逐渐下降.在优化条件下(ITO衬底,20次沉积循环),所得CuSCN薄膜表面致密均匀,可见光透过率约60%.     

PET衬底上ITO薄膜的制备及光电性能

用脉冲磁控溅射法在柔性衬底聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜,研究了溅射气压、时间和衬底温度等工艺条件对ITO薄膜光电性能的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜的物相结构与表面形貌进行了分析。结果表明:薄膜的平均晶粒尺寸随衬底温度的升高而增大;当溅射时间增加时,方块电阻与光透过率均减小;当衬底温度升高时,方块电阻减小,可见光透过率增大。     

衬底温度对CuCrO2薄膜光电性能影响

采用射频磁控溅射法制备了不同衬底温度的CuCrO2薄膜,通过X射线衍射、扫描电镜、紫外吸收光谱及电学性能的测量表征了薄膜样品的结构与性能,结果表明,衬底温度对CuCrO2薄膜形貌结构、光学、电学性能影响较大。当衬底温度为750℃时,薄膜为结晶态。薄膜的可见光透过率随衬底温度提高有所增加。750℃时,CuCrO2薄膜直接带隙降低到3．02eV。电导率随衬底温度提高先增加后降低,500℃时,薄膜的电导率最高,达到27．1S·cm^-1,电导率对数随温度倒数变化关系表明,CuCrO2薄膜在300K-220K温度区间内均符合半导体热激活导电规律。     

Zn掺杂SnS薄膜的表征及光学特性

真空共蒸发制备掺Zn(2%,4%(质量比))的SnS薄膜。研究热处理对Zn掺杂SnS薄膜的结构、表面形貌、化学组分及光学特性的影响。实验给出2%掺Zn薄膜经300℃,40 min热处理后,得到正交晶系的SnS多晶薄膜。掺Zn可一定程度抑制薄膜中S的损失,使薄膜体内Sn∶S元素化学计量得到改善,从未掺Zn的Sn∶S比为1.90∶1降到1.38∶1(2%)及1.36∶1(4%)。掺Zn后SnS薄膜的吸收边都发生红移,光吸收系数高达105cm-1。未掺Zn薄膜的直接光学带隙1.95 eV,掺Zn是1.375 eV(2%)和1.379 eV(4%)。Sn和S在薄膜中分别呈+2和-2价态,Zn以间隙和替位两种状态存在。     

脉冲电沉积法制备SnS薄膜及其光电性质研究

在ITO玻璃衬底上使用脉冲电沉积法制备了SnS薄膜,研究了不同的开启脉冲电位对薄膜表面,薄膜结构以及光学性质的影响。结果表明,在不同开启脉冲电位下制备出来的SnS薄膜的禁带宽度可以在1.3~1.62 eV范围内变化,并且随着开启脉冲电位的增大,薄膜的禁带宽度逐渐变大。在开启脉冲电位为-0.70V(vs.SCE)时,制备的薄膜禁带宽度为1.53 eV,在可见光范围内光吸收系数均达到104cm-1以上。扫描电子显微镜的测试结果表明所得薄膜的表面平整并且均匀。结合X射线衍射结果可证实制备出的薄膜是由正交结构晶粒组成的多晶体。对薄膜进行变温电学性质的测试,得到了薄膜电导率温度谱,发现室温下薄膜的电导率为10-6S.cm-1。同时,在实验上发现了薄膜与Al电极形成了肖特基接触,由电学测试推导出肖特基势垒高度为0.58 eV。     

Optimization of parameters of chemical spray pyrolysis technique to get n and p-type layers of SnS

SnS thin films were prepared using automated chemical spray pyrolysis (CSP) technique. Single-phase, p-type, stoichiometric, SnS films with direct band gap of 1.33 eV and having very high absorption coefficient (> 10⁵/cm) were deposited at substrate temperature of 375 °C. The role of substrate temperature in determining the optoelectronic and structural properties of SnS films was established and concentration ratios of anionic and cationic precursor solutions were optimized. n-type SnS samples were also prepared using CSP technique at the same substrate temperature of 375 °C, which facilitates sequential deposition of SnS homojunction. A comprehensive analysis of both types of films was done using x-ray diffraction, energy dispersive x-ray analysis, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, optical absorption and electrical measurements. Deposition temperatures required for growth of other binary sulfide phases of tin such as SnS₂, Sn₂S₃ were also determined.     

Fabrications of SnS thin films and SnS-based heterojunctions on flexible polyimide substrates

The flexible polyimide substrates were utilized to realize the flexibility of SnS thin films and SnS-based heterojunctions. The SnS thin films and ZnO/SnS heterojunctions were deposited on polyimide substrates by magnetron sputtering. The properties of SnS thin films and ZnO/SnS heterojunctions were studied. The experimental results show that the post annealing can enhance the degree of crystallinity of flexible SnS thin films. The annealed SnS thin films present polycrystalline structure with preferential orientation along the (040) plane and grain size of 18 nm. The compositions of as-deposited and annealed flexible SnS thin films are close to the stoichiometry of SnS. The direct band gaps are 1.48 and 1.32 eV for the as-deposited and annealed SnS thin films, respectively. The fabricated flexible ZnO/SnS heterojunctions show rectifying properties with the rectifying ratio of 6.85 and the diode ideal factor of 1.23. The experimental results indicate the feasibility of using polyimide as the substrates of SnS thin films and SnS-based heterojunctions.     

Na2S2O3浓度对共电沉积制备Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

采用电化学沉积的方法在SnO2透明导电玻璃基底上沉积Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,在氮气保护下对其进行进一步硫化,研究了溶液中不同Na2S2O3浓度对沉积薄膜性质的影响。运用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计和拉曼光谱等手段分别对薄膜进行表征。实验结果表明:随着浓度的增加,薄膜的结构和光学特性逐渐变好。当Na2S2O3的浓度为0.11 mol/L时,制得理想的具有类黝锡矿结构的CZTS薄膜,光学带隙1.51 eV。     

平面光波导膜的ECR-PECVD制备及特性研究

采用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积技术 ,在单晶硅衬底上制备了用于平面光波导的SiO2 薄膜 ,研究了沉积速率与工艺参数之间的关系 ,并对射频偏置对成膜特性的影响作了初步实验研究。通过X射线光电子能谱、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜、以及扫描隧道显微镜三维形貌和椭偏仪等测量手段 ,分析了样品的薄膜结构和光学特性等。结果表明 ,在较低温度下沉积出均匀致密、性能优良的SiO2 薄膜。此外 ,还成功制备出掺Ge的SiO2 薄膜 ,并可以精确控制掺杂浓度 ,以适应不同光波导芯的要求     

SnS thin-films by RF sputtering at room temperature

Tin monosulfide (SnS) is of interest as a potential solar cell absorber material. We present a preliminary investigation of the effects of sputtering conditions on SnS thin-film structural, optical, and electronic properties. Films were RF sputtered from an SnS target using an argon plasma. Resistivity, stoichiometry, phase, grain size and shape, bandgap, and optical absorption coefficient can be varied by modifying argon pressure for a fixed deposition time. Most films have an indirect bandgap in the range of 1.08-1.18 eV. XRD patterns confirmed the films as mostly crystalline, and grain morphology was examined using profile and surface SEM images.     

氧氩流量比对ZnO薄膜的微结构及其发光特性的影响

在室温下,利用射频磁控反应溅射法分别在硅片和石英玻璃上制备ZnO薄膜。通过控制O2/Ar流量比,研究O2/Ar流量比对ZnO薄膜的微结构、表面形貌及其光致发光特性的影响。X射线衍射仪和原子力显微镜结果显示,当O2/Ar流量比为3∶4时,所得薄膜结晶度最佳,表面粗糙度为0.725 nm;荧光光谱显示,ZnO薄膜在波长407 nm附近出现紫光发光峰,该发光峰源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁,发射强度随O2/Ar流量比的增加先减小后增加。     

Modification of the properties of tin sulfide films grown by spray pyrolysis

n-Type SnS and SnS₂ sulfide films up to 0.6 μm in thickness, with resistivity in the range 2 ≤ ρ ≤ 17 kΩ cm have been grown by spray pyrolysis of aqueous solutions of the SnCl2 ? 2H₂O, SnCl₄ ? 5H₂O, and (NH₂)₂CS salts at substrate temperatures in the range 523 ≤ T_s ≤ 623 K. At constant thermal conditions of sulfide film growth, varying the chemical composition of the solutions for spray pyrolysis makes it possible to obtain films with substantially different optical properties. Undoped SnS and SnS₂ have high transmittance, T ≈ 40–70%, and a sharp intrinsic absorption edge. The optical band gap of the SnS and SnS₂ sulfide films has been shown to depend on film growth conditions.