快速退火对PLD法制备SnS薄膜特性的影响及其器件研究

发布时间：2017-06-10 18:14

  本文关键词：快速退火对PLD法制备SnS薄膜特性的影响及其器件研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,SnS是最具有发展前景的光伏材料之一,非常有希望作为未来高效的太阳能转换材料。SnS具有稳定的化学性质,无毒性,其构成元素在自然界储量丰富。因此,制备出高质量的SnS薄膜,将会在太阳能电池的研究方面具有重要意义。本文主要研究不同快速退火温度对脉冲激光沉积法所制备SnS薄膜特性的影响,以及基于SnS薄膜异质结器件特性。利用脉冲激光沉积(PLD)法在玻璃衬底上室温沉积SnS薄膜,并在氩气保护下对所制备薄膜样品进行快速退火处理,退火温度分别为200℃、300℃、400℃、500℃和600℃。利用X射线衍射(XRD)仪、拉曼光谱仪(Raman)、X射线能量色散谱(EDS)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)、Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪研究了快速退火温度对SnS薄膜样品的晶体结构、化学组分、断面形貌、薄膜厚度、表面形貌以及薄膜的光学性质和电学性能的影响。测试结果表明,SnS薄膜样品在不同的退火温度下均沿(111)晶面择优取向生长,且均具有SnS特征拉曼峰,SnS薄膜样品经过400℃高温快速退火,其结晶程度最好；在400℃时,薄膜样品成分接近理想配比；所制备薄膜样品的厚度随着退火温度的升高逐渐减小,而颗粒尺寸在逐渐增大；SnS薄膜样品在可见光范围内的吸收系数均可达到105cm-1量级,在400℃时直接带隙为1.92eV；退火温度为500℃时,薄膜有最小电阻率14.97Ω·cm。利用PLD法在Si衬底上制备了p-SnS/n-Si异质结器件,在玻璃衬底上制备了p-SnS/n-ZnO异质结器件,利用半导体参数分析仪进行了器件的电学特性测试,I-V测试结果表明器件具有良好的整流特性,在白光照射下有良好的光响应。
【关键词】：SnS薄膜 脉冲激光沉积 快速退火 异质结器件
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O484.4;TM914.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 太阳能电池概况14-18
• 1.1.1 太阳能电池的发展14-15
• 1.1.2 太阳能电池的工作原理15
• 1.1.3 太阳能电池的性能表征15-17
• 1.1.4 太阳能电池的分类17-18
• 1.2 SnS薄膜材料18-20
• 1.3 SnS薄膜的制备方法20-22
• 1.3.1 真空蒸发法20
• 1.3.2 电沉积法20-21
• 1.3.3 磁控溅射法21
• 1.3.4 电子束蒸发法21
• 1.3.5 喷雾热解法21
• 1.3.6 化学气相沉积法21
• 1.3.7 化学水浴法21-22
• 1.3.8 近空间升华法22
• 1.3.9 两步法22
• 1.3.10 脉冲激光沉积法22
• 1.4 本文的目的与内容22-24
• 第二章 薄膜制备设备及相关表征仪器24-31
• 2.1 薄膜和器件制备所用设备24-26
• 2.1.1 脉冲激光沉积系统24-25
• 2.1.2 快速退火系统25
• 2.1.3 电子束蒸发镀膜系统25-26
• 2.2 薄膜材料和薄膜器件的表征手段26-30
• 2.2.1 X射线衍射仪26
• 2.2.2 显微共焦激光拉曼光谱仪26-27
• 2.2.3 场发射扫描电子显微镜27-28
• 2.2.4 原子力显微镜28-29
• 2.2.5 紫外可见近红外分光光度计29
• 2.2.6 半导体参数分析仪29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 快速退火对PLD法制备SnS薄膜性质的影响31-50
• 3.1 脉冲激光沉积原理31-33
• 3.1.1 PLD原理31-32
• 3.1.2 脉冲激光沉积法特点32
• 3.1.3 影响薄膜生长的主要因素32-33
• 3.2 实验33-35
• 3.2.1 靶材制备与衬底清洗33-34
• 3.2.2 SnS薄膜制备34-35
• 3.2.3 电极制备35
• 3.2.4 薄膜表征35
• 3.3 结果与讨论35-48
• 3.3.1 SnS薄膜的XRD分析35-38
• 3.3.2 SnS薄膜的拉曼光谱分析38-39
• 3.3.3 SnS薄膜的成分分析39-41
• 3.3.4 SnS薄膜的形貌分析41-43
• 3.3.5 SnS薄膜的光学特性43-47
• 3.3.6 SnS薄膜的电学特性47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 基于SnS薄膜异质结器件的制备50-57
• 4.1 SnS薄膜异质结器件的研究进展50-51
• 4.2 p-SnS/n-Si异质结器件51-53
• 4.2.1 p-SnS/n-Si异质结器件结构与制备51
• 4.2.2 p-SnS/n-Si异质结器件的电极制备51-52
• 4.2.3 p-SnS/n-Si异质结器件的I-V特性52-53
• 4.3 p-SnS/n-ZnO异质结器件53-56
• 4.3.1 ZnO薄膜53-54
• 4.3.2 p-SnS/n-ZnO异质结器件结构与制备54-55
• 4.3.3 p-SnS/n-ZnO异质结器件的I-V特性55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况62

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