两步法制备SnS光电薄膜及其性能

用两步法在ITO玻璃基片上制备SnS薄膜,即先在ITO玻璃基片上热蒸发一层Sn膜,然后在一定的温度和时间下在真空系统中进行硫化.在优化工艺条件下制备出附着力好的薄膜,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、分光光度计等手段观察和分析测试,表明该薄膜是正交结构的SnS,薄膜表面致密,颗粒大小均匀.根据薄膜的反射光谱和透射光谱,计算得到其在吸收边的吸收系数α>5×104cm-1,直接带隙Eg=1.48eV,适合于作为太阳能电池的吸收层材料.     

Sn膜硫化合成SnS薄膜及其性能研究

用热蒸发法技术在ITO透明导电玻璃上沉积一层Sn膜，将其装入石墨盒里后，放在真空炉里面硫化处理，硫化温度在150-350℃之间。通过对在不同温度下硫化的薄膜进行结构、成分和表面形貌分析，表明退火温度在230-250℃之间时所制得的薄膜为正交结构的SnS多晶薄膜，其均匀性和对基片的附着力都较好，具有（111）方向优先生长，薄膜粒径在200-800nm。通过测量薄膜样品的反射和透射光谱，计算得到其直接禁带宽度Eg=1．38eV，在基本吸收边附近的吸收系数大于10^4／cm，用霍尔测量系统测得其导电类型为P型，适合应用于太阳能电池的吸收层材料。     

酞菁铜薄膜的真空热蒸发制备及其性能

用真空热蒸发法在玻璃基板上制得酞菁铜薄膜。用原子力显微镜、紫外可见分光光度计及红外光谱仪等分析了酞菁铜薄膜的结构特征，并对薄膜的沉积机理进行了探讨。通过与Ｌ－Ｂ法的比较，发现用真空热蒸发法制备的酞菁铜薄膜结构、性能更佳。     

真空热蒸发碲化镉薄膜的结构组成和光电性能研究

研究了真空热蒸发制备CdTe薄膜的光电性能以及微结构,化学组成和成膜机理,通过X射线衍射,透射电镜电子衍射,X光电子能谱我光,暗电导测试等分析手段,系统表述了薄膜的组成,结构,表面氧化与真空热蒸发工艺的关系,指出基板温度是决定CdTe薄膜组成和结构的关键参数,150度左右制备的CdTe薄膜具有最佳光电性能和成膜质量,另外,对CdTe薄膜的氧化机制和成膜机理也进行了初步探讨。     

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。     

阴极恒电流法电沉积SnS薄膜

用阴极恒电流沉积法制备SnS薄膜。研究了溶液的pH值、离子浓度比、电流密度等电沉积参数对薄膜组分的影响,得出制备SnS薄膜的理想的工艺条件为:pH=2.7,Sn2+:S2O32-=1:5,J=3.0mA·cm-2,t=1.5h,并制备出了成分为Sn0.995S1.005的膜层。用扫描电镜观察了该薄膜的表面形貌,用X射线衍射分析了其物相结构,表明它是具有正交结构的SnS多晶薄膜,晶粒大小不一,在200-800nm之间。用分光光度计测量了该薄膜在400-3000nm波段的透射光谱和吸收光谱,发现其在400-900nm波段的透过率较低,在950-1000nm附近有明显的吸收边,在波长大于1000nm后其透过率较大。     

用Zn掺杂和热处理改善SnS薄膜的电学特性

用质量比为1%∶0.2%(质量分数)的Sn、S混合粉末在玻璃衬底上热蒸发沉积SnS薄膜,氮气保护下对薄膜进行350℃、40min热处理后,得到简单正交晶系SnS多晶薄膜,薄膜的电阻率为103Ω.cm,选择2%和4%(质量分数)的Zn掺杂来改善SnS薄膜的导电性。研究表明,SnS∶Zn薄膜最有效的热处理条件为300℃、40min,掺Zn后薄膜的物相结构转为简单正交和面心正交晶系混合相,SnS∶Zn薄膜(2%和4%(质量分数))的电阻率在1.8528×10-3～4.944×10-4Ω.cm之间,导电类型为N型。薄膜中Sn和S分别呈+2和-2价,Zn显示+2价,以间隙和替位两种状态存在于SnS中,对薄膜导电性起改善作用的是间隙态的Zn离子。     

热蒸发制备CdSe薄膜的退火工艺研究

采用真空热蒸发技术在光学玻璃基底上制备了CdSe薄膜,研究了真空下不同退火温度和退火时间对CdSe薄膜晶体结构和表面形貌的影响。XRD结果表明,在400~500℃范围下退火2h、5h的CdSe薄膜晶型不发生改变,结晶性随退火温度升高而增强,其晶粒尺寸从32nm增加至50nm。SEM结果表明,在450℃下退火2h后的CdSe薄膜表面颗粒分布均匀且排列规则、无裂纹。AFM结果表明,在450℃下退火2h后的CdSe薄膜致密性好,表面粗糙度低(5.19nm)。因此采用真空热蒸发制备的CdSe薄膜的热处理条件确定为:退火温度450℃,退火时间2h。     

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。     

热蒸发法制备硫化镉(CdS)多晶薄膜及性能研究

采用热蒸发法在50℃、100℃、150℃这3种不同的基底温度下沉积CdS薄膜,且对150℃生长的CdS薄膜取样进行退火处理30min,并对所有样品的微观结构和光学特性进行了分析。结果表明,不同基底温度下制备的CdS薄膜均具有(002)择优取向生长的特征,且随着基底温度的升高,(002)特征衍射峰强度增加,半高宽变小,相应薄膜结晶度增大,有利于晶粒的生长。最终发现,150℃生长且经过退火处理的薄膜具有较为明显的六方相CdS多晶薄膜结构和较优的光学性能,能满足高效CIGS薄膜电池中缓冲层材料的基本要求。     

掺Zn改善SnS2光电薄膜的性能

热蒸发制备Zn掺杂SnS2薄膜,研究不同Zn含量及热处理条件对薄膜的物相结构、表面形貌和光电性能的影响。实验给出用Sn∶S=1∶1.08(wt)混合粉末沉积的薄膜,经380℃、15min热处理后得到简单正交晶系的SnS2薄膜;9(wt%)掺Zn后的薄膜热处理条件为370℃、20min。Sn、S和Zn分别以正4价、负2价和正2价存在于薄膜中。SnS2薄膜的直接光学带隙为2.12eV,掺Zn后为2.07eV;薄膜的电阻率从未掺Zn时的4.97×102Ω.cm降低到2.0Ω.cm,下降了两个数量级,所有SnS2薄膜导电类型均为N型。     

Physical properties of very thin SnS films deposited by thermal evaporation

SnS films with thicknesses of 20-65 nm have been deposited on glass substrates by thermal evaporation. The physical properties of the films were investigated using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, and ultraviolet-visible-near infrared spectroscopy at room temperature. The results from XRD, XPS and Raman spectroscopy analyses indicate that the deposited films mainly exhibit SnS phase, but they may contain a tiny amount of Sn₂S₃. The deposited SnS films are pinhole free, smooth and strongly adherent to the surfaces of the substrates. The color of the SnS films changes from pale yellow to brown with the increase of the film thickness from 20 nm to 65 nm. The very smooth surfaces of the thin films result in their high reflectance. The direct bandgap of the films is between 2.15 eV and 2.28 eV which is much larger than 1.3 eV of bulk SnS, this is deserving to be investigated further.     

瞬时蒸发法制备Bi薄膜的微观结构及电输运性能

用瞬时蒸发法在加热到453K的玻璃基体上沉积出了厚度在40-160nm的多晶Bi纳米薄膜。用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微术(FE-SEM)分析了薄膜的相结构和表面形貌。在300-350K研究了薄膜厚度与电阻率的关系,随着薄膜厚度增加,电阻率并不是单调减小;随着温度增加,电阻率减小。温度在300K时,Bi薄膜的电阻率在0.36-0.46mΩ·cm之间变化。随着薄膜厚度的增加,Seebeck系数增加。电子浓度、迁移率与薄膜厚度的关系表明薄膜的电输运性能随薄膜厚度的变化而波动。     

A Study of the Structural, Optical and Electrical Properties of SnS Thin Films Modified by Plasma

SnS thin films were deposited by chemical bath deposition technique and treated using glow discharge 02 plasma. The pressure discharge was 3 Torr, discharge voltage of 2.5 kV and 20 mA of discharge current. The as-deposited and treated thin films were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis. The photoconductivity and electrical effects of SnS have been studied. The SnS thin films had an orthorhombic crystalline structure. The optical gap changed from 1.61 to 1.84 eV due to the 02 plasma treatment. The conductivity shows a marked increase with the treatment, from 2.56×10^-6 （Ω·cm）-1 for as-deposited film until 0.10 （Ω·cm）-1 for the film treated at 180 rain. This result is a suitable range of conductivity for the improvement of the solar cell with SnS as an absorber material.     

溶胶凝胶法制备Cu掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同Cu掺杂浓度的ZnO薄膜,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计和伏安特性测试等研究了Cu掺杂量对薄膜微观结构、表面形貌及光电特性的影响。结果表明:所得Cu掺杂ZnO薄膜为六角纤锌矿多晶结构,有CuO杂质相生成。随Cu掺杂量的增加,薄膜晶粒长大,且样品粒度均匀,平均粒径约53 nm。Cu掺杂ZnO薄膜具有良好的透光性,在可见光范围内的平均透射率超过80%,最大可达90%以上。Cu掺杂浓度为0.001%时,所得ZnO薄膜的导电性明显优于其他掺杂条件下的样品。     

Nanostructured SnS/carbon composite for supercapacitor

Net-like nanostructured SnS/carbon composite was prepared by heating mixture of SnS nanoparticles and resorcinol-formaldehyde sol at 650 °C. The morphology and structure of prepared SnS and SnS/carbon composite were studied by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). Electrochemical investigation indicated that SnS/carbon composite presented superior electrochemical performances than pristine SnS. SnS/carbon composite had better capacitive response in cyclic voltammetry and could deliver larger specific capacitance of 36.16 F/g in galvanostatical charge-discharge process. Net-like structure of SnS/carbon composite and good conductivity of carbon were considered to be responsible for its preferable electrochemical performances.