近空间升华法制备CdTe薄膜

研究了衬底材料和基片温度对膜微结构的影响。衬底温度在 4 0 0℃以上薄膜结晶状况较为完整。在结晶状况较好的CdS薄膜上生长的CdTe薄膜晶粒较大 ,尺寸均匀。在CdTe膜面涂敷CdCl2 甲醇溶液 。

近空间升华沉积CdTe薄膜的微结构和PL谱

用近空间升华法在CdS薄膜上沉积了CdTe薄膜 .研究了在两种保护气氛下所沉积的多晶CdTe薄膜在后处理后的微结构、表面形貌及光致发光 (PL)谱 ,并研究了CdTe表面和CdS/CdTe界面的PL谱的区别 ,根据薄膜的微结构对碲化镉在太阳电池中的应用进行了讨论 .

光谱分析气体状态对近空间升华沉积CdTe多晶薄膜的影响

在CdTe多晶薄膜太阳电池制备中用近空间升华法生长了CdTe多晶薄膜, 沉积工作气体的状态决定了薄膜的结构、性质. 文章首先分析了近空间沉积的物理机制, 测量了近空间沉积装置内的温度分布, 使用氩氧混合气体为工作气体, 其中重点讨论了该气体状态(包括气氛和气压)与薄膜的初期成核的关系, 即择优取向程度和光能隙与气氛和气压的关系. 结果表明, (1)不同气氛下沉积的CdTe薄膜均为立方相结构. 随氧浓度的增加, σ增加, 氧浓度为6%时, σ最大, 之后随氧浓度增加, σ降低, 在12%达到最小, 然后随氧浓度的增加而增加, 在氧浓度为9%时沉积的结晶更完整. CdTe薄膜的光能隙为1.50～1.51 eV; (2)在氩氧气氛下氧浓度为9%, 不同气压下制备的样品, 均有立方相CdTe, 此外, 还有CdS和SnO2:F衍射峰. CdTe晶粒随气压增加有减小趋势, 随气压的增加, 透过率呈下降趋势, 相应的CdTe吸收边向短波方向移动; (3)在氩氧气氛下氧浓度为9%, 采用衬底温度550 ℃, 源温度620 ℃, 沉积时间4 min时制备的CdTe多晶薄膜获得了转换效率优良的结构为SnO2:F/CdS/CdTe/Au的集成电池.

近空间升华法制备CdS多晶薄膜的研究

系统地研究了近空间升华法(CSS)制备CdS薄膜沉积速率的影响因素。发现CdS薄膜的沉积速率随升华源温度的升高而增大,但随衬底温度和沉积气压的上升而下降。对所制备样品的结构、表面形貌和光谱透过率特性进行了测试,结果表明:(1)不同氧分压下沉积的CdS薄膜沿(103)晶向择优生长。CdCl2氛围下退火后,(103)晶向的优势得到进一步加强;(2)不同氧分压制备的CdS薄膜致密且粒径均匀,晶粒的大小随着衬底温度的升高而增大,但薄膜的粗糙度也随之增大;(3)随着CdS薄膜厚度的减小,可见光中短波段的透过率有所增大,有利于提高太阳电池的短波光谱响应。并将CSS制备的CdS多晶薄膜用于CdTe太阳电池的制作,获得了10.29%的光电转换效率,初步验证了该制作工艺的可行性。

控制降温对近空间升华法沉积CdZnTe薄膜形貌与结构的影响

采用场发射扫描电镜和X射线衍射技术研究了生长结束后的降温过程对以近空间升华法生长的CdZnTe薄膜形貌与结构的影响。分析了快速(炉冷,673K以上-8K/min)和慢速(-2K/min)两种降温速率下获得的CdZnTe薄膜的结构与形貌,并考察了降温中是否阻断生长源向薄膜的传质的影响。结果表明,所得到的薄膜均为闪锌矿结构,降温时薄膜的持续生长将抑制晶粒在平面内铺展而使其棱角钝化的趋势,以较慢的速率降温和降温时阻断传质均有利于提高薄膜的致密度,降低粗糙度及薄膜的织构强度。

近空间升华法氧气氛下CdTe源的性能

在用近空间升华法制备CdTe多晶薄膜时,由于CdTe源在有O2的环境下多次使用,造成了源表面氧化,进而失效,严重影响所沉积的CdTe多晶薄膜性能.文中研究了多次使用后CdTe源结构形貌、成分等性能.结果表明:多次使用后的CdTe源表面有变黄的趋势,源表面有CdO粉末的存在,经H2在一定条件的高温还原,可以去除表面的氧化物,为源的重复使用奠定基础.

近空间升华法制备PbI_2厚膜及其性质研究

采用近空间升华法在玻璃衬底上制备PbI2厚膜,研究了工艺参数对样品晶体结构、形貌和光致发光性质的影响。实验显示,沉积速率随着源温度的升高和沉积气压的下降而急剧增大。XRD谱表明PbI2膜为沿[001]晶向择优取向的六方多晶体,晶粒尺寸随沉积速率的增大而逐渐减小。同时,沉积速率增大还导致膜压应力变大,晶格常数减小,使(001)晶面衍射峰向大角度方向移动。SEM照片显示样品为(001)晶面堆积而成的片状晶粒结构,晶粒c轴与衬底平行。随着沉积速率的增大,晶粒有序性和膜致密度下降,同时(001)晶面上由于六方中心亚晶粒的出现而导致表面粗糙度大幅增大。样品的PL发光谱显示了本征发射特征,发光锋随沉积速率的增大向长波方向移动,同时峰位展宽,强度减弱。

近空间升华沉积CdTe多晶薄膜过程的研究

研究了近空间升华(CSS)沉积CdTe多晶薄膜的物理机制,测量了近空间沉积装置内的温度分布,分析了升温过程、气压与薄膜的初期成核的关系,优化了升温过程,在此基础上制备出了转换效率优良的结构为SnO2:F/CdS/CdTe/Au的串联集成太阳电池.同时结果表明:近空间升华制备CdTe多晶薄膜的物理过程主要是,CdTe升华前升温,CdTe源升华分解为Cd、Te2,Cd、Te2在衬底上化合沉积以及衬底上的CdTe反升华等过程.在正常的近空间升华过程中,CdTe的蒸汽压远小于保护气体的气压.后者对对成核的晶粒方向几乎没有影响,但它通过改变分子平均自由程来影响Cd、Te2分子的扩散,从而影响薄膜的生长速率.

升温过程和气压在近空间升华沉积CdTe多晶薄膜中的作用

近空间升华技术制备 CdTe 多晶薄膜具有薄膜质量好、沉积速率高、设备简单、生产成本低等优点．采用近空间升华法(CSS)制备的 CdTe 多晶薄膜,薄膜的结构、性质与整个沉积过程密切相关,其过程受到较多因素的影响．要实现对沉积过程的控制,必须对沉积过程中的热交换、物质输运进行深入的研究．分析近空间沉积的物理机制,通过对装置内的温度进行测量,对升温曲线进行实验研究,优选了温度分布与升温曲线,研究了气压对 CdTe 薄膜结构、性质的影响．讨论了升温过程、气压与薄膜的初期成核的关系．结果表明：不同气压下沉积的样品均为立方相 CdTe,且还出现 CdS 和 SnO_2∶F 的衍射峰,随着气压增加,CdTe 晶粒减小,薄膜的透过率下降,相应的吸收边向短波方向移动．采用衬底温度500℃,源温度620℃,沉积时间4min 的沉积条件获得了性能优良的 CdTe 多晶薄膜．

近空间升华法制备CdZnTe外延厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在GaAs(100)衬底上外延生长CdZnTe单晶厚膜,用化学腐蚀的方法去除掉GaAs(100)衬底后,对CdZnTe外延膜上、下表面的形貌、成分、结构以及电学性能进行了表征分析。SEM和EDS的结果表明,CdZnTe外延膜表面平滑致密且膜中成分分布较均匀;红外透过成像分析的结果表明,CdZnTe厚膜中无明显的Te夹杂相;X射线摇摆曲线、PL谱的结果表明,随着薄膜厚度的增加,CdZnTe外延膜中的晶体缺陷减少,应变弛豫,结晶质量提高,通过增加膜厚可以获得高质量的CdZnTe外延膜;电学测试表明,CZT外延膜的电阻率在1010Ω·cm数量级,且具有较好的光电响应特性,可用于高能射线探测。

近空间升华法制备CdZnTe厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在FTO玻璃衬底上制备CdZnTe多晶厚膜,并采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪、I-V测试仪等对CdZnTe厚膜的表面形貌、成分、结构以及光电性能进行分析表征。结果表明,所制备的CdZnTe膜均匀致密,随生长时间的延长,晶粒尺寸明显增大;不同厚度的CdZnTe膜均表现出沿(111)晶面的择优生长;CdZnTe厚膜的禁带宽度在1.53～1.56eV之间;电阻率在1010Ω.cm数量级,具有较好的光电响应,试制的薄膜探测器可用作计数型探测器。

近空间升华技术中气氛对CdTe薄膜的结构、性质的影响

发展近空间升华氩气氛沉积工艺可以降低制备成本.该文使用近空间升华技术,在不同氧浓度的氩氧气氛下沉积CdTe多晶薄膜.测量了薄膜的X射线衍射谱,计算了薄膜的织构系数Ci及其标准方差σ;测量了薄膜的透过率谱,计算了光能隙.研究了择优取向程度和光能隙随氧浓度的变化.结果表明,1)不同气氛下沉积的CdTe薄膜均为立方相结构.随氧浓度的增加;σ增加;氧浓度为6%时,σ最大;之后随氧浓度增加,σ降低,在12%达到最小,然后随氧浓度的增加而增加.在玻璃衬底上沉积的CdTe薄膜,比在CdS上沉积的具有更高程度的择优取向;2)CdTe薄膜的光能隙为1.50eV～1.51eV,氧浓度对其影响甚微.

近距离升华制备CdTe掺Te薄膜的结构与电性能研究

采用近距离升华(Close-Spaced-Sublimation,CSS)技术制备CdTe及掺Te薄膜.并利用XRF、XRD、SEM及Hall系统研究了其含量、结构、表面形貌和电性能.结果表明,CSS技术制备的CdTe薄膜晶形好,晶粒度较RF方法制备的薄膜增大约100倍.Te掺入CdTe薄膜后,改变了CdTe膜的结晶特性,适当掺入Te可以促进CdTe晶格的生长,并导致Cdrre膜晶格常数变大.薄膜面电阻率降低,面载流子浓度增大,以及载流子迁移率的增大,表明掺杂Te后CdTe膜的电导性能大大改善.

近距离升华法制备Bi催化纳米晶CdTe薄膜的表征

采用近距离升华法(Close-Spaced-Sublimation,CSS)引入Bi催化剂成功制备出了具有纳米线、近阵列排布的纳米棒等形貌的纳米晶CdTe薄膜。并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计等研究了薄膜的结构、表面形貌和光学性能。讨论了CdTe纳米结构可能的生长机制。

不同衬底上CSS法制备的CdTe薄膜结构比较

采用近距离升华法(CSS)分别在Si、ITO/玻璃、普通玻璃三种衬底上沉积了CdTe多晶薄膜,通过X射线衍射(XRD)分析,比较了它们的微结构。结果表明,用Si作为衬底沉积的CdTe具有很强(111)面择优取向。通过对不同衬底上沉积的CdTe薄膜(111)峰择优取向的研究,发现薄膜的微结构与衬底的结构以及粗糙度有着密切的关系,衬底表面粗糙,成核密度高,沉积的薄膜具有较低的择优取向度。

CSS法制备CdZnTe薄膜时衬底温度的影响规律

采用近空间升华法(close-spaced sublima-tion,CSS),以CdZnTe化合物粉料为原料制备了CdZnTe薄膜,采用XRD、SEM、紫外光谱仪等对其进行了性能表征,并研究了不同生长温度对薄膜生长速率、结构、Zn含量和光学特性的影响规律。研究结果表明,薄膜的生长速率随着生长温度的升高而增大,且温度>528℃时生长速率迅速增大;不同温度下制备的CdZnTe薄膜结构均为立方相,且都表现出沿(111)晶面的择优生长,高温时择优取向更强一些;晶粒尺寸随着温度升高而增大,在438℃时颗粒尺寸约为1μm,而568℃时约为20μm;薄膜禁带宽度受温度影响不大,在1.49～1.51eV之间。

氧对于在Ar/O氛围下用近空间升华法制备的CdS薄膜的影响

采用近空间升华法(CSS)在氩/氧气氛中制备了硫化镉(CdS)多晶薄膜.利用XRD,XPS,AFM,UV-VIS光谱和四探针技术等测试和分析手段系统研究了氧对薄膜的成分、结构、光学和电学等性质的影响.结果表明,用近空间升华法制备的CdS薄膜具有六方相结构,膜层致密、均匀,平均晶粒大小约为40 nm,富硫.氧掺入后部分与镉生成氧化镉,并随着氧含量的增加,薄膜的成分有趋于化学计量比的趋势,光学带隙加宽,光暗电导比增加.此外,还利用扫描电镜(SEM)观察了CdS/CdTe断面结合光谱响应(QE)的结果讨论了氧对CdS/CdTe界面互扩散的影响.发现,随着CdS薄膜制备气氛中氧分压的升高,CdS/CdTe界面的互扩散程度降低,有利于提高器件在500—600 nm波长范围内的光谱响应.认为,氧含量的增加不但使CdS薄膜在光伏应用方面的质量得到改善,而且CdTe太阳电池器件中的CdS/CdTe界面也得到了优化.

后处理对近空间升华法制备CdS薄膜性能影响研究

将近空间升华法(CSS)沉积所得的CdS薄膜进行退火处理,利用XRD、SEM、暗电导温度关系研究不同退火条件对CdS多晶薄膜性能的影响.结果表明退火后CdS多晶薄膜在(002)面上具有择优取向;退火促使再结晶并促进晶粒长大;暗电导(dark-σ)随退火温度增加而增加,暗电导激活能(Ea)随退火温度的增加而减少.最后得到较优化的退火条件,获得适合作为CdTe太阳电池窗口层的CdS薄膜.

近空间升华法制备大面积CdTe多晶薄膜

用自行设计的大面积CdTe薄膜沉积设备在混合氩氧气氛下,采用近空间升华法(CSS)沉积大面积的CdTe薄膜,研究衬底温度均匀性对薄膜微结构和厚度均匀性的影响,利用XRD,SEM研究其结构、成分和形貌,结果表明:CdTe薄膜无择优取向,且薄膜总体致密均匀,晶粒大小约为1μm左右.用此薄膜制成CdS/CdTe/ZnTe∶Cu小面积太阳电池,经过I-V测试,其转换效率已达8.35%.

近空间升华法制备高取向硒化锑薄膜太阳电池

硒化锑太阳电池以其原材料丰富、工艺简单和结构稳定等优势,近年来得到了快速发展。本论文采用近空间升华法制备硒化锑光电薄膜,并对硒化锑的生长进行了机理研究和参数优化。结果显示:衬底温度的提升有助于硒化锑薄膜的晶化。当衬底温度为340℃时,薄膜具有较高的晶化率和致密的表面形貌。另一方面,蒸发间距的改变能够调制硒化锑薄膜的择优取向。当蒸发间距为10 mm时,薄膜具有明显的(002)取向的择优,对应(Sb4Se6)n带垂直于衬底生长,使硒化锑光吸收层具有优异的载流子传输特性。将优化好的硒化锑薄膜应用到太阳电池中,以FTO/CdS/Sb2Se3/P3HT/C的器件结构,获得了5.78%的光电转换效率,其中开路电压为0.375 V,短路电流密度为28.01 mA/cm2,填充因子为54.94%。以上研究为高取向性硒化锑太阳电池的优化制备提供了技术路线,并显示出了硒化锑太阳电池的研究潜力。