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化学浴沉积ZnS薄膜及其机理研究

陈倩  
【摘要】: ZnS薄膜广泛应用于各种光电器件。ZnS是一种很好的电致发光照明材料,商业上用来制作电致发光显示器,也用于薄膜异质结太阳能电池中作n型窗口层。ZnS薄膜的生长方法有化学浴沉积、热蒸发、电子束蒸发、溅射、喷雾热解以及最近发展起来的脉冲激光沉积。这种材料在太阳能电池中需求量很大,急需一种低成本的生长技术以降低最终产品的价格成本。因此,能在低温条件下低成本地大面积沉积优质半导体薄膜的化学浴沉积法成为较合适的技术之一。 本文是教育部高等学校博士点学科专项基金资助项目“宽带隙II-VI半导体纳米薄膜材料的湿化学合成及性能表征(编号:20050487034)”的重要组成部分。实验采用硫酸锌、硫脲、水合肼和氨水混合溶液于适当温度下在玻璃衬底上沉积得到表面均匀的ZnS薄膜。通过控制各反应参数,可制得厚度从几nm至200nm变化的薄膜。 采用X射线衍射(XRD)来测试薄膜的微观结;采用双光束分光光度计(UV-VIS-NIR)来测试薄膜的光学性质;用椭偏仪测量薄膜的厚度。本文研究了各种工艺参数如沉积浴温度、pH值、离子浓度、沉积时间等对薄膜的光学性质、微观结构以及厚度的影响,得出结论和最佳工艺方案,制得的薄膜呈立方晶相,表面致密平整。有很好的光学性能,在可见光范围内透射率高达75%以上,禁带宽度范围为3.85-3.95eV。最后,还进一步讨论了CBD法生长ZnS薄膜的机理。


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