ZnSnN_2薄膜的制备与物理性能的研究

发布时间：2017-11-02 02:17

  本文关键词：ZnSnN_2薄膜的制备与物理性能的研究

  更多相关文章： ZnSnN_2薄膜 磁控溅射 晶体结构 光学性能 电学性能

【摘要】：ZnSnN_2是一种新型三元化合物半导体薄膜太阳能电池材料。与其它化合物太阳能电池薄膜材料相比,ZnSnN_2具有低廉的原料成本和无毒性等优势,非常适合大规模生产。然而目前文献报道的ZnSnN_2均采用衬底加温的方式在昂贵衬底上制备,在成本和能耗方面缺乏优势。另外关于ZnSnN_2光学性能和电学性能的报道非常少,缺乏系统的物理性能研究。本文通过大量实验降低了ZnSnN_2的制备温度和衬底要求,对制备参数进行了优化,并对其光学和电学性能进行了系统研究。(1)采用磁控溅射方法分别在石英、玻璃、硅片及柔性的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底上实现了单一相ZnSnN_2多晶薄膜的室温制备。通过研究工艺参数对ZnSnN_2薄膜晶体结构的影响规律的研究,找到了制备单一相ZnSnN_2薄膜的优化工艺参数。(2)通过椭偏仪和紫外-可见分光光度计对ZnSnN_2薄膜的光学性能进行了研究,采用洛伦兹模型拟合的方法获得了ZnSnN_2薄膜重要的光学性能参数,包括折射率、吸收系数、带隙和透过率。与GaAs、Cd Te等光伏材料相比比ZnSnN_2薄膜具有较高的吸收系数。(3)对ZnSnN_2薄膜的电学性能进行了研究并通过其薄膜晶体管的性能研究对相关结果进行了验证。所制备的ZnSnN_2薄膜表现为n型导电,其电子浓度在1017~1019cm-3可调,最大迁移率为8.1 cm2/V·s。
【关键词】：ZnSnN_2薄膜 磁控溅射 晶体结构 光学性能 电学性能
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 薄膜太阳能电池的发展现状10-12
• 1.2.1 硅基薄膜太阳能电池的发展现状10-11
• 1.2.2 化合物薄膜太阳能电池的发展现状11-12
• 1.3 Zn-IV-N_2族化合物的研究现状12-18
• 1.3.1 ZnGeN_2和ZnSiN_2的研究现状13
• 1.3.2 ZnSnN_2的研究现状13-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 第二章 实验方案及性能测试表征技术19-29
• 2.1 实验方案19
• 2.2 ZnSnN_2薄膜的制备设备19-22
• 2.2.1 磁控溅射19-21
• 2.2.2 管式退火炉21-22
• 2.3 ZnSnN_2薄膜的表征技术22-29
• 2.3.1 X射线衍射分析仪22-23
• 2.3.2 椭偏测试仪23-25
• 2.3.3 紫外-可见分光光度计25-26
• 2.3.4 霍尔效应测试仪26-29
• 第三章 ZnSnN_2薄膜的制备及工艺优化29-35
• 3.1 实验过程29-30
• 3.1.1 准备工作29
• 3.1.2 磁控溅射过程29
• 3.1.3 后退火处理29-30
• 3.2 ZnSnN_2薄膜制备工艺的优化30-34
• 3.2.1 衬底对ZnSnN_2薄膜结构的影响32
• 3.2.2 溅射功率对ZnSnN_2薄膜结构的影响32-33
• 3.2.3 工作气压对ZnSnN_2薄膜结构的影响33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 ZnSnN_2薄膜的光学性能35-47
• 4.1 实验过程35-36
• 4.1.1 实验步骤35
• 4.1.2 实验条件35-36
• 4.2 椭偏仪分析ZnSnN_2薄膜的光学性能36-41
• 4.3 紫外-可见分光光度计分析ZnSnN_2薄膜的光学性能41-45
• 4.3.1 溅射功率对ZnSnN_2薄膜光学性能的影响41-43
• 4.3.2 工作气压对ZnSnN_2薄膜光学性能的影响43-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第五章 ZnSnN_2薄膜的电学性能47-53
• 5.1 实验过程47-48
• 5.1.1 实验步骤47-48
• 5.1.2 实验条件48
• 5.2 ZnSnN_2薄膜的电学性能48-50
• 5.2.1 溅射功率对ZnSnN_2薄膜电学性能的影响48-49
• 5.2.2 工作气压对ZnSnN_2薄膜电学性能的影响49-50
• 5.3 ZnSnN_2薄膜晶体管的性能50-51
• 5.4 本章小结51-53
• 第六章 结论53-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果59-61
• 致谢61-62

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本文编号：1129557