硫化锌薄膜材料的制备及物性研究

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硫化锌薄膜以其直接带隙材料、禁带宽度较大和无色透明等特点被广泛用于在气敏传感、湿敏传感、透明导电薄膜、太阳能电池等领域。硫化锌作为铜锌锡硫薄膜太阳能电池的窗口层,其制备和掺杂研究是目前国际上的研究热点之一。本文主要研究硫化锌薄膜材料的制备与物性研究等内容。采用射频磁控溅射技术,以纯度99.999%的ZnS靶为靶材,在玻璃衬底上沉积ZnS薄膜。改变沉积时间,以半个小时为时间间隔,沉积时间分别为1,1.5,2,2.5h,得到不同沉积时间下的ZnS薄膜。利用X射线衍射、椭圆偏振光谱、扫描电镜(SEM)等方法对薄膜样品进行研究。结果发现不同沉积时间得到的薄膜均为(111)取向的β-ZnS;并且沉积时间越长,则薄膜颗粒越小。由椭偏仪拟合n值可以看出,在1.461-2.885ev的拟合范围中,ZnS的折射率在2.12-2.40之间,折射率随光的能量的增大而增大。并且随着沉积时间的增长,薄膜厚度增加,折射率增大。改变衬底温度,用射频磁控溅射技术,在玻璃衬底上制备出ZnS薄膜。研究衬底温度对薄膜性能的影响。结果发现当温度为200℃时,晶粒的尺寸最大,为28.96nm。通过椭圆偏振分析,ZnS薄膜在可见光范围内折射率介于2.08~2.40,并随衬底温度升高而增大;光致发光谱表明,所制备ZnS薄膜紫外发射主要是由导带和Zn空位之间的电子跃迁导致的。此外我们还尝试采用溶胶-凝胶法制备铜锌锡硫薄膜此外,我们用相分离下的标准渗流模式对前期制备的La0.9Sb0.1MnO3薄膜的电输运结果进行研究,结果拟合较好。这表明可以用相分离下的渗流输运解释La0.9Sb0.1MnO3薄膜体系的磁电阻来源。
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