不同温度硫化生长ZnS薄膜的性能

发布时间：2024-05-21 22:06

　　采用磁控溅射方法在玻璃衬底上室温下沉积了Zn薄膜,接着将薄膜在硫蒸气和氩气氛中于200℃预热1 h,然后升温至250～500℃退火1 h。以XRD、SEM、EDS和紫外可见分光光度计对薄膜进行表征,并结合热力学计算结果研究了Zn薄膜硫化生长机理。Zn转变为ZnS的过程包括硫化反应以及S原子和Zn原子的扩散。研究还表明:第一步的200℃预热可在Zn薄膜表面形成ZnS,随后第二步退火的硫化温度对硫化薄膜光透过率、S/Zn摩尔比和结晶性都有明显影响;在大于或等于300℃的硫化温度下制备的ZnS薄膜在400～1100 nm范围光透过率高达约80%,带隙为3.54～3.60 eV,晶体结构为六方。

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【部分图文】：

图2200℃预热后的Zn薄膜样品经不同温度硫化后

此外,在硫化反应中,Zn蒸发损失也是不可忽视的问题。根据兰氏手册中物质蒸气压方程[15],同样计算得到固态Zn在250℃时,其蒸气压约0.01Pa,因此在200℃预热时,Zn蒸发基本可以忽略;而当温度升高到400℃时,Zn蒸气压则明显增加,增加了约1000倍,因为此时温度....

图3200℃预热后再经不同硫化温度制备的ZnS

半导体材料的带隙值是很重要的物理参数。根据紫外-可见光透过率数据,可以计算得出,硫化制备的ZnS薄膜的光吸收系数(αhν)2随光子能量hν的变化关系,如图3所示。通过该图可以得到200℃预热后于300,350,400,440和500℃硫化生长的ZnS薄膜光学带隙分别为3.55....

图4200℃预热后的Zn薄膜于不同温度硫化后的S/Zn摩尔比

此外,根据EDS测试结果,可以得出硫化薄膜样品的S/Zn摩尔比。图4是先后于200℃预热和不同温度硫化后薄膜的S/Zn摩尔比变化关系图。从图4可以观察到,随着温度的升高,S/Zn摩尔比增加。在200℃预热后,薄膜S/Zn摩尔比为0.33。当Zn薄膜在200℃预热,然后于25....

图5200℃预热后再经不同温度硫化制备的ZnS

图6是Zn薄膜在200℃预热,然后于400～500℃硫化后的SEM图。从图6中可见,于400℃硫化后得到的ZnS薄膜致密,晶粒细小,且该ZnS薄膜有些不均匀。当硫化温度增加到440℃时,晶粒尺寸有了一定的增加。而当硫化温度进一步增加至500℃时,ZnS薄膜晶粒尺寸又有所....

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