CuAlSe_2光伏吸收层薄膜的制备

用同族元素Al和Fe取代CuInGaSe_2薄膜中的In和Ga元素。采用粉末冶金工艺制备CuAlSe_2和CuAlSe_2∶Fe光伏吸收层薄膜。依次对薄膜样品进行了表面形貌、化学成分、薄膜厚度、晶体结构和光学特性测试分析。结果表明,退火温度为450℃、500℃、550℃时薄膜的生长特性较好,薄膜较为致密,结晶度较高。薄膜主要为黄铜矿结构,并沿(112)晶相择优生长。CuAlSe_2薄膜和CuAlSe_2∶Fe薄膜样品的光学吸收系数达到105cm^(-1),且随着掺Fe比例增加而增加。未掺杂的薄膜的光学带隙约为1.6eV,掺Fe薄膜的禁带宽度接近1.8eV。

CuAlSe_2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算（英文）

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe_2的结构、弹性性质以及热力学性质.首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数B0′.接着分析了相对晶格常数a/a0、c/c0以及相对体积V/V0随压强的变化趋势.我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势.计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合.在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合.然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系.最后我们分析了CuAlSe_2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况.

多层金属预制膜硫化法制备CuAlS_2薄膜

先用磁控溅射沉积Cu/Al多层预制膜,再用硫化法制备黄铜矿型CuAlS_2多晶薄膜。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱和紫外-可见分光光度计研究了薄膜的物相成分、晶体结构、表面形貌、元素成分和光学性质。多层预制膜降低了CuAlS_2的成相温度,从单层[Cu/Al]1膜的750℃下降到[Cu/Al]8的650℃,有效抑制了Cu S杂相的形成。Rietveld分析得到CuAlS_2薄膜晶胞参数为a=0.537 10~0.533 27 nm和c=1.033 1~1.033 9 nm,阴离子x轴位置为xS≈1/4。能量色散X射线光谱分析显示Cu、Al和S分布均匀,未检测到其他杂质。CuAlS_2薄膜光学带隙为3.8 e V,能带计算表明硫离子位置的改变是禁带宽度增加的主要原因。

Mg和Zn掺杂CuAlS_2电子结构的分析

从能带结构和态密度分析了黄铜矿CuAlS2的电子结构.对比未掺杂CuAlS2,从晶体结构、电子结构、电荷密度分布讨论了Mg和Zn替位Al掺杂对CuAlS2的影响.结果表明:Mg和Zn掺杂CuAlS2都导致晶格常数增大,Mg掺杂晶胞体积增大更多;掺杂在价带顶引入受主态,形成p型电导;Mg掺杂比Zn掺杂的受主能级电离能略小;而Zn掺杂CuAlS2体系总能更低,晶格结构更稳定.