單源真空共蒸發(fā)制備CuInS_2光伏薄膜

【摘要】：單源真空共蒸發(fā)制備CuInS2薄膜,氮氣保護對薄膜進行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼Ｑ芯坎煌珻u、In、S元素配比和熱處理條件對薄膜性能的影響。采用X射線衍射儀、原子力顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、光電子能譜儀、手動輪廓儀、雙光束紫外-可見分光光度計、四探針測試儀等對薄膜的晶相結(jié)構(gòu)、表面形貌及粗糙度、化學(xué)成分、膜厚、光、電性能等進行測試表征。 實驗給出蒸發(fā)用的Cu、In、S混合粉末中S原子比X的選擇極為重要(實驗選0.2≤X≤2),本研究中最好的混合粉末原子配比為1∶0.1∶1.2,可制出黃銅礦結(jié)構(gòu)的CuInS2多晶薄膜。熱處理前,CuInS2薄膜結(jié)晶狀況較差含有Cu1.7In0.05S的混合相,經(jīng)400℃熱處理20min后,薄膜的微結(jié)構(gòu)明顯得到改善。薄膜沿[112]晶向擇優(yōu)生長,平均晶粒尺寸38.06nm,厚度454.8nm,表面平整致密,表面算術(shù)平均粗糙度13nm。CuInS2薄膜表面與體內(nèi)元素的Cu、In、S化學(xué)計量比分別為1∶2.4∶1和1∶0.9∶1.5,偏離標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)計量比約3.2%和0.8%。CuInS2薄膜的光吸收系數(shù)105cm-1,直接光學(xué)帶隙1.42eV,導(dǎo)電類型P型,電阻率4.8×10-2Ω·cm。 當(dāng)熱處理溫度升到440℃,處理10min,CuInS2薄膜的晶相結(jié)構(gòu)不變,表面及體內(nèi)元素的化學(xué)計量比增大,比標(biāo)準(zhǔn)偏離約8.8%、3.3%,分別為1∶6.2∶0.6和1∶2.3∶0.8。因晶格中間隙In的出現(xiàn)使薄膜的導(dǎo)電類型變成N型。薄膜的光吸收系數(shù)降至104cm-1,光學(xué)帶隙變窄為1.39eV、電阻率1.3×10-2Ω·cm。 【關(guān)鍵詞】：單源真空共蒸發(fā) CuInS_2薄膜 熱處理 薄膜特性
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：O484.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 引言10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 CuInS_2的基本性質(zhì)12-14
• 1.3 CuInS_2薄膜的制備方法14-17
• 1.4 本研究的意義與內(nèi)容17-18
• 第二章 實驗18-22
• 2.1 實驗、測試設(shè)備及化學(xué)藥品18-19
• 2.2 薄膜的制備19-22
• 第三章 結(jié)果與討論22-38
• 3.1 CuInS_2薄膜的物相結(jié)構(gòu)表征22-25
• 3.2 CuInS_2薄膜的化學(xué)組成分析25-31
• 3.3 CuInS_2薄膜的表面形貌31-33
• 3.4 CuInS_2薄膜的光學(xué)特性33-36
• 3.5 CuInS_2薄膜的電學(xué)特性36-38
• 結(jié)論38-39
• 參考文獻39-43
• 致謝43-44
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文44
• 碩士期間參加的科研課題44

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