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1、第24卷第8期半導(dǎo)體學(xué)報Vol.24,No.82003年8月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSAug.,20033CdS薄膜的制備及其性能黎兵馮良桓鄭家貴蔡亞平蔡偉李衛(wèi)武莉莉(四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,成都610064)摘要:采用化學(xué)池沉積(CBD)法,在三種襯底(玻片、ITO玻片、SnO2玻片)上沉積CdS薄膜,并利用掃描電鏡(SEM)、透射光譜、X射線衍射(XRD)和微電流高阻計等方法對沉積膜進(jìn)行了測試分析,計算出CdS薄膜的能隙寬度和電導(dǎo)激活能,闡述了CBD法中CdS
2、薄膜的生長沉積機制以及不同襯底對沉積效果的影響.結(jié)果表明:不同襯底的成膜效果差異較大,其中以SnO2玻片效果最佳.關(guān)鍵詞:CdS薄膜;化學(xué)池沉積(CBD)法;太陽電池PACC:7360F;7280E;7340L+中圖分類號:TN304125文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:025324177(2003)0820837204過提高攪拌子的轉(zhuǎn)速來充分地攪拌反應(yīng)溶液,有助1引言于CdS的均勻沉積.CdS薄膜在異質(zhì)結(jié)太陽電池中是一種很重要的2實驗n型窗口材料,它的制備可以通過真空鍍膜、分子束2.1原理外延、高溫?zé)釃娡考?/p>
3、化學(xué)沉積等方法來實現(xiàn).我們實-29驗的目的在于,采用工藝較簡單的化學(xué)池沉積由于CdS的溶度積(Ksp=114×10)很小,若(CBD)法,考慮不同的襯底對CdS沉積效果的影讓Cd2+和S2-直接反應(yīng),極易生成沉淀(Cd2++S2-響,從而選出最好的透明導(dǎo)電膜,沉積出均勻、密實→CdS↓),膜厚難以控制,且膜的性質(zhì)難以保證,因的CdS薄膜作為窗口材料;再經(jīng)過相關(guān)的性能測試此,設(shè)法控制Cd2+、S2-的分解生成,是本實驗成敗后,最終研制出高性能、高效率的CdS/CdTe/ZnTe的關(guān)鍵.我們讓Cd2+以絡(luò)
4、合物[Cd(NH3)2+4]的形式太陽電池.我們注意到,迄今為止已報道的CdS薄2+2-存在,起到了緩釋Cd的作用;S則由硫脲膜大多沉積在玻片襯底上,只是各自采用的工藝方[(NH2)2CS]分解提供.另外,為了使成膜溶液的pH[1～5]法不同,致使CdS薄膜的性質(zhì)稍有差異.為此,值保持在適于沉積的9～10之間,我們在反應(yīng)溶液我們采用CBD法,在三種襯底(玻片、ITO玻片、中加入了適量緩沖劑(NH4Cl).整個CBD法制備SnO2玻片)上沉積CdS薄膜.另外,之前報道的CdS薄膜的具體反應(yīng)式如下:CBD
5、法在玻片上制備CdS薄膜,均采用上懸式的攪+-NH3+H2O→NH4+OH拌方法,而我們創(chuàng)新性地采用攪拌子下旋式的攪拌2+2+Cd+4NH3→Cd(NH3)4方法,既可以更好地控制反應(yīng)溫度,又能夠更好地攪--(NH2)2CS+OH→CH2N2+H2O+HS拌反應(yīng)溶液.因為上旋式的攪拌方法,是直接轉(zhuǎn)動襯--2-底架,轉(zhuǎn)動的速度不能太快,容易形成襯底(沉積面)HS+OH→S+H2O2+2-與溶液的相對靜止.而下旋式的攪拌方法,則可以通Cd(NH3)4+S→CdS↓+4NH3↑3國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號:5
6、0076030)、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(No.2001AA513010)、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(No.G2000028208)資助項目黎兵男,1970年出生,講師,博士研究生,研究方向為薄膜材料與器件.2002207227收到,2003202225定稿c○2003中國電子學(xué)會838半導(dǎo)體學(xué)報24卷2.2.4測試2.2方法對3種襯底上的CdS膜采用XRD進(jìn)行結(jié)構(gòu)測2.2.1襯底試;采用SEM進(jìn)行表面形貌測試;采用透射光譜法分別采用ITO玻片、玻片、SnO2玻片三種襯底對玻片上沉積的CdS膜進(jìn)行光透
7、過率測試,并算出沉積CdS薄膜.這三種襯底表面的粗糙程度依次增CdS的能隙值;用ZC36型微電流高阻計測量玻片加,晶面取向的單一性依次增強.所有襯底均經(jīng)過去上沉積的CdS膜的電阻,測光電導(dǎo)時用鹵鎢燈作光油污、去離子水漂洗和超聲振蕩等步驟完成清洗過2源,光強為100mW/cm,電阻2溫度關(guān)系的測量在真程.空中進(jìn)行.2.2.2成膜溶液所用藥品均為分析純試劑,采用二次去離子水3結(jié)果與討論配制.其中各成分的濃度為:CdCl201002mol/L,NH3·H2O014mol/L,(NH2)2CS0115mol/
8、L,NH4Cl0102mol/L.為使成膜性好,采用恒溫磁力攪拌器,3.1SEM測試將反應(yīng)溫度控制在80℃左右.SEM測試表明在SnO2襯底上沉積的CdS薄2.2.3反應(yīng)裝置膜的顆粒最均勻、密實,其次是普通玻片,ITO最次.反應(yīng)裝置如圖1所示.很明顯,這與襯底表面的粗糙程度有很大關(guān)系.通過肉眼和顯微觀察,三者表面的粗糙程度以SnO2玻片為高,其次是普通玻片,ITO玻片最次.這種粗糙程度的差異必然導(dǎo)致各自對通過化學(xué)反應(yīng)而生成的CdS的吸附能力的差異,從而使
