SnS薄膜掺杂及其器件研究
本文关键词: SnS薄膜 磁控溅射 脉冲激光沉积 膜厚 Cu掺杂 出处:《合肥工业大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:SnS是一种新型光伏材料,具有适合作为太阳电池和光电器件光吸收层的多种物理化学性质,具有良好的应用前景,SnS薄膜及其器件制备与性质的研究受到很大关注。本文对不同厚度SnS薄膜、Cu掺杂SnS薄膜及其异质结器件的制备和性能进行了系统研究。利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了不同厚度的SnS薄膜。用X射线衍射(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)分别对所制备薄膜的晶体结构、组分、表面形貌、厚度、反射率和透过率进行表征分析。研究结果表明:薄膜厚度的增加有利于改善薄膜的结晶质量和组分配比,晶粒尺寸和颗粒尺寸随着厚度的增加而变大。样品的折射率在1500nm-2500nm范围内随着薄膜厚度的增大而增大。样品在可见光区域吸收强烈,吸收系数达105cm-1量级。薄膜厚度增加到1042nm时禁带宽度为1.57eV,接近于太阳电池材料的的最佳光学带隙。利用脉冲激光沉积法(PLD)在玻璃衬底上制备了不同Cu掺杂浓度的SnS薄膜。对所制备的薄膜晶体结构、表面形貌、厚度、透过率和电学特性进行表征分析。研究结果表明:所有样品均沿着(111)晶面择优取向生长,随着Cu掺杂浓度的增大,(111)晶面的衍射峰不断增强,样品的表面粗糙度略增加。10%(原子比)掺Cu SnS薄膜出现了对应于Cu2SnS3的(131)晶面的衍射峰。Cu掺杂浓度在2.5%~7.5%的样品吸收系数相较于未掺杂的SnS薄膜有所提高。Cu掺杂明显提高了SnS薄膜的电导率,掺杂浓度为5%样品的电导率为169.0uS/cm,在3.5mW/cm2光照条件下光电导率为438.7uS/cm,光暗电导率之比为2.59。在玻璃衬底上制备了In/p-SnS/n-ZnS/ITO异质结器件,利用半导体参数表征系统进行了器件的电学特性测试。测试结果表明:器件具有良好的整流特性和较弱的光伏特性,在3.5mW/cm2光照条件下,开路电压Uoc为0.30V,短路电流密度Jsc为3.1×10-9A/cm2。
[Abstract]:SnS is a new type of photovoltaic material, which has many physical and chemical properties suitable for photoabsorption layer of solar cells and optoelectronic devices. The preparation and properties of SNS thin films and their devices have attracted much attention. In this paper, the preparation and properties of Cu-doped SnS thin films and their heterojunction devices with different thickness SnS thin films have been systematically studied. SnS thin films of different thickness were prepared on glass substrates by RF magnetron sputtering. X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and UV-Vis / NIR spectrophotometry were used. UV-VIS-NIRs were used to analyze the crystal structure of the films. The composition, surface morphology, thickness, reflectivity and transmittance of the films were characterized and analyzed. The results showed that the increase of the film thickness was beneficial to the improvement of the crystalline quality and the composition distribution ratio of the films. The grain size and particle size increase with the increase of thickness. The refractive index increases with the increase of film thickness in the range of 1500nm-2500nm. The absorption coefficient is 105 cm ~ (-1). When the thickness of the film increases to 1042 nm, the band gap is 1.57 EV, which is close to the optimum optical band gap of solar cell material. SnS with different Cu doping concentration was prepared on glass substrate by pulsed laser deposition method. Thin films-Crystal structure of the films prepared, The surface morphology, thickness, transmittance and electrical properties were characterized and analyzed. The results show that all the samples have preferred orientation along the crystal plane and the diffraction peak of the crystal plane increases with the increase of Cu doping concentration. The surface roughness of the sample increased slightly. 10 / (atomic ratio) Cu doped SnS thin film appeared diffraction peak corresponding to Cu2SnS3 crystal plane. The absorption coefficient of the sample with 2.5% Cu doping concentration was higher than that of the undoped SnS film. Cu-doped thin film was obviously improved. Cu-doped. High conductivity of SnS thin films, The conductivity of doped 5% samples was 169.0 US / cm, and the photoconductivity was 438.7 渭 s / cm under 3.5 MW / cm ~ 2 illumination. The ratio of light to dark conductivity was 2.59.The In/p-SnS/n-ZnS/ITO heterojunction devices were fabricated on glass substrates. The electrical properties of the device were tested by using the semiconductor parameter characterization system. The results show that the device has good rectifying characteristics and weak photovoltaic characteristics. Under 3.5 MW / cm ~ 2 illumination, the open-circuit voltage Uoc is 0.30 V and the short-circuit current density Jsc is 3.1 脳 10 ~ (-9) A / cm ~ (2) 路cm ~ (2).
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ134.32;TB383.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 周卫新;;新型粘合薄膜技术[J];中国胶粘剂;2006年09期
2 ;“玉米塑料”薄膜技术突破[J];中国包装工业;2009年Z1期
3 林成鲁;薄膜[J];自然杂志;1980年11期
4 周立;;薄膜技术的发展和应用[J];稀有金属;1983年02期
5 ;玻璃涂彩色薄膜技术[J];河南科技;1987年09期
6 耿昌婉;;新型薄膜技术的开发[J];低温与特气;1990年01期
7 付江民;薄膜技术[J];材料保护;1999年08期
8 李学之;;用于延长精密工具寿命的离子打入[J];机械设计与制造;1986年02期
9 冯冬晖;张立志;宋耀祖;闵敬春;;薄膜的传湿性能研究[J];工程热物理学报;2009年03期
10 周长培;章跃;周广宏;丁红燕;;钛系化合物薄膜/多层膜的研究进展[J];热加工工艺;2012年14期
相关会议论文 前10条
1 郝兰众;李燕;刘云杰;邓宏;;铁电超晶格薄膜[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
2 范翊;李亚君;蒋大鹏;张立功;王子君;吕安德;;聚酞菁硅氧烷Langmuir-Blodgett薄膜的制备与特性研究[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
3 熊玉卿;王多书;罗崇泰;马勉军;;多波长激光告警及防护薄膜技术[A];中国真空学会2006年学术会议论文摘要集[C];2006年
4 杨树本;徐玉江;;连续沉积硫化锌薄膜技术及设备的研制[A];2005'全国真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2005年
5 林艺敏;江绍基;;薄膜技术在太阳能利用技术中的应用[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 ;TFC’07全国薄膜技术学术研讨会会议日程[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年
7 杨传仁;张继华;娄非志;余为国;莫尚军;张琴;陈宏伟;;薄膜无源集成技术及其应用[A];TFC’09全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2009年
8 ;TFC’07全国薄膜技术学术研讨会[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年
9 刘兴悦;干蜀毅;陈长琦;朱武;;薄膜均匀性的研究分析[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年
10 施卫;侯磊;;超声热解法制备SnO_2:F薄膜加热管及其性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
相关重要报纸文章 前10条
1 罗清岳;新一代单层透明薄膜技术[N];电子资讯时报;2007年
2 深讯;亚太薄膜行业盛会将于深圳强势亮相[N];中国包装报;2008年
3 刘芝;薄膜科技及其应用[N];大众科技报;2000年
4 MEB 记者 石珊珊;光伏产业未来强劲 薄膜技术优势尽显[N];机电商报;2011年
5 记者 张丽娜;薄膜太阳能低成本竞争优势不再[N];消费日报;2010年
6 ;镀金属薄膜紧逼铝箔地位[N];中国包装报;2005年
7 陈晓平;薄膜技术的“推手”[N];21世纪经济报道;2008年
8 本报记者 严凯;后“双反”时代:薄膜技术是趋势[N];经济观察报;2012年
9 佳文;绿色经济加速阻隔包装业发展与变革[N];中国食品报;2009年
10 编译 康佳媛;“结构型”日渐式微[N];中国纺织报;2014年
相关博士学位论文 前10条
1 范艳华;钛酸锶钡薄膜在金属铜箔上的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2009年
2 黄桂芳;无机表面薄膜力学及耐蚀性能研究[D];湖南大学;2005年
3 王玫;β-SiC薄膜的低温沉积及特性研究[D];北京工业大学;2002年
4 庞晓露;氧化铬薄膜的生长机理及力学性能表征[D];北京科技大学;2008年
5 王永仓;双高掺杂锰氧化物薄膜的特性研究及薄膜生长的数值模拟[D];西北工业大学;2006年
6 钟志成;钽铌酸钾薄膜制备工艺优化及非线性光学性能研究[D];华中科技大学;2009年
7 赵磊;脉冲激光沉积纳米氧化钛薄膜及其光催化性能的研究[D];吉林大学;2008年
8 曲文超;非晶Al-Mg-B超硬薄膜材料制备与性能研究[D];大连理工大学;2012年
9 高道江;钼酸盐、钨酸盐和钛酸盐薄膜的软溶液工艺(SSP)制备技术及性能研究[D];四川大学;2003年
10 曹江伟;超高密度磁记录介质用Fe-Pt薄膜的研究[D];兰州大学;2006年
,本文编号:1539669
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/1539669.html