外文翻譯(中文)化學(xué)浴沉積法制備金屬氧化物薄膜（節(jié)選）

1、<p><b>　　中文3160字</b></p><p>　　化學(xué)浴沉積法制備金屬氧化物薄膜</p><p>　　R.S. Mane, C.D. Lokhande</p><p>　　薄膜物理實(shí)驗(yàn)室，印度希瓦吉大學(xué)，Kolhapur416004，</p><p>　　收到1999年7月22日，經(jīng)修訂的表格19

2、99年12月28日收到；</p><p>　　接受2000年1月3日。</p><p>　　-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------</p><p><b>

3、;　　摘要</b></p><p>　　由化學(xué)方法制備金屬氧化物薄膜的方法目前受到很大的關(guān)注，它相對(duì)因?yàn)檫@些是避免基體的氧化和侵蝕的低溫程序，很多的基體，像是絕緣體、半導(dǎo)體或金屬，能被利用。這些是用改良的晶粒組織促進(jìn)晶體較好的定方位的緩慢的過(guò)程。根據(jù)沉積條件的不同，膜的生長(zhǎng)可以采取離子對(duì)基材的材料凝結(jié)或從底物上的膠體粒子吸附的地方。使用這些方法，II-VI，V-VI，III-VI的薄膜等已沉積出來(lái)。太

4、陽(yáng)能選擇性涂層，太陽(yáng)能控制，光電導(dǎo)，固態(tài)及光電太陽(yáng)能電池，光學(xué)成像，全息圖記錄，光大容量存儲(chǔ)器等都是金屬硫薄膜的一些應(yīng)用。在本綜述中，我們有詳細(xì)的介紹，化學(xué)浴金屬硫系薄膜沉積法，它有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)薄膜的能力。他們的制備參數(shù)，結(jié)構(gòu)，光學(xué)，電學(xué)性能等進(jìn)行了描述。我們還討論了化學(xué)浴沉積法制備薄膜的理論背景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：金屬硫族化合物薄膜、薄固體、化學(xué)浴沉積</p><p>　　---

5、----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------</p><p><b>　　1 簡(jiǎn)介</b></p><p>　　薄膜材料在不同的領(lǐng)域有很多應(yīng)用。他們有些是A.R.涂料、干擾濾波器

6、、 polarisers，狹帶濾波器、日光電池，光導(dǎo)體, photoconductors,探測(cè)器，波導(dǎo)涂料，衛(wèi)星的溫度控制，光熱太陽(yáng)能涂層例如黑鉻，鎳，鈷，等等。磁性薄膜，超導(dǎo)體薄膜，抗腐蝕薄膜，微電子設(shè)備，菱形薄膜，通過(guò)涂層或表面改性減少fabrication等等，取向附生和異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜 ，耐高溫薄膜，硬質(zhì)涂層等。薄膜設(shè)備的快速發(fā)展有助于發(fā)展獨(dú)石和混合微電子的集成電路，硫化物薄膜有助于大面積的光電二極管陣列、太陽(yáng)能選擇涂料、太陽(yáng)能電池

7、、photoconductor、傳感器等的制備。通過(guò)真空蒸發(fā)，噴濺，以及化學(xué)方法例如化學(xué)蒸汽沉積，噴霧高溫分解，電沉積，陽(yáng)極化處理，無(wú)電鍍電轉(zhuǎn)換，浸增長(zhǎng)，連續(xù)的離子吸附和反應(yīng)，化學(xué)浴沉積，溶解氣接口技術(shù)是眾所周知的。</p><p>　　CBD就是在溶液中生長(zhǎng)，控制析出，或簡(jiǎn)單的化學(xué)沉積，最近被用作金屬氧化物薄膜的沉積。它在液相中，是良好化學(xué)的蒸氣沉積在氣相的類似物。反應(yīng)發(fā)生在溶解的初期，通常在較低溫度下的水溶液

8、中。硫脲，硫代乙酰胺，硫代硫酸鹽，鈉硫化物通常被用作硫化物初級(jí)形式，金屬的前體是氨配體與金屬離子絡(luò)合。</p><p>　　有趣的是注意到，CBD和噴霧熱分解硫化物沉積法的相似的地方是采用相同在溶劑中分散的前體（硫脲和硫代乙酰胺和金屬鹽類）的使用。在CBD中，溶液化學(xué)讓自發(fā)的液相反應(yīng)成為可能，而噴霧熱分解法由于不同的溶液化學(xué)，反應(yīng)需要更高的溫度處理，因此發(fā)生在氣相階段。</p><p>　

9、　CBD目前吸引了很多的關(guān)注，它不需要復(fù)雜的儀器比如蒸汽系統(tǒng)和其他昂貴的設(shè)備。簡(jiǎn)單的設(shè)備例如帶有磁石攪拌器的熱板是不可或缺的。原料普遍便宜來(lái)源廣。通過(guò)CBDS，很多基體能被一個(gè)適當(dāng)?shù)膯未芜\(yùn)行的設(shè)計(jì)所復(fù)蓋。 基體的導(dǎo)電系數(shù)是不必需的。溶液能得到的任何不溶的表面將成為沉積的合適的襯底。低溫沉積避免了氧化和金屬基體的腐蝕?；瘜W(xué)沉積導(dǎo)致了pin hole free,一律的沉積很容易獲得因?yàn)榛镜钠鰤K是離子而非原子。準(zhǔn)備的參數(shù)容易控制、比較好的定

10、方位，而且改良的晶粒組織能被獲得。文獻(xiàn)中出現(xiàn)了很多討論CBD的地位的評(píng)論文章。</p><p>　　溶液中固相的形成包括兩個(gè)階段：成核和生長(zhǎng)。固相顆粒的大小取決于這兩個(gè)過(guò)程發(fā)生的速率。對(duì)于任何沉淀，有很少一部分的離子或分子在于溶液接觸過(guò)程中產(chǎn)生了穩(wěn)定的相，被稱作核心。晶核的形成對(duì)沉淀洗出是很重要的。溶液中核的概念是形成分子團(tuán)簇進(jìn)行快速分解和粒子結(jié)合起來(lái)，長(zhǎng)大了一定厚度的薄膜，取決于沉積條件例如水浴溫度，攪拌速率，

11、PH，溶液的濃度等等。薄膜的生長(zhǎng)發(fā)生在原料的離子-離子凝聚或基體上的溶液中膠質(zhì)點(diǎn)的吸附作用。使用CBD, ,很多的二元硫化物例如CdS, CdSe, Bi2S3, Bi2 Se3, PbS,PbSe,As2S3, Sb2S3, Ag2S, CuS, ZnS等等，以及三元硫化物例如CdZnS, CdSSe, CuInS2, CuInSe2, PbHgS, CdPbSe等等沉積出薄膜。</p><p>　　在目前的文

12、獻(xiàn)中，有一項(xiàng)關(guān)于用化學(xué)浴沉積法制備氧化物薄膜的研究，討論了化學(xué)浴沉積的理論背景，總結(jié)了二元和三元硫化物半導(dǎo)體薄膜的物理化學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　2 化學(xué)浴沉積的理論背景</p><p>　　2.1 溶解度和離子產(chǎn)物的概念</p><p>　　難溶鹽AB,當(dāng)放進(jìn)水中，獲得包含A和B離子和不溶的固體AB的飽和溶液，固體和溶液中建立了一個(gè)平衡反應(yīng)。</p>

13、;<p><b>　　運(yùn)用質(zhì)量作用定律</b></p><p>　　由于K和K0是常數(shù)，KK的產(chǎn)物也是常數(shù)。</p><p>　　常數(shù)KS被稱作溶度積， 當(dāng)溶液達(dá)到飽和離子產(chǎn)品等于溶度積，當(dāng)離子濃度超過(guò)了溶解度，溶液是過(guò)飽和的，沉淀就開(kāi)始了，離子在溶液和基體上聯(lián)合形成核。有三個(gè)主要的因素影響了溶度積：溫度、溶劑和晶粒尺寸。溶解度的改變是溫度的函數(shù)，因?yàn)闇?/p>

14、度應(yīng)力增加，沉淀物和溶液中的離子之間的平衡將根據(jù)反應(yīng)是吸熱還是放熱的轉(zhuǎn)移方向。使用低介電常數(shù)的溶劑，較難溶物質(zhì)在水中的溶解度在添加了酒精和其他的水溶性的溶劑后有所降低。</p><p>　　當(dāng)顆粒尺寸增加，溶解度也會(huì)增大。溶解度常數(shù)已經(jīng)通過(guò)不同的方法測(cè)出來(lái)了，包括量熱法，離子交換，電導(dǎo)率，離子交換法，極譜法，熱力學(xué)數(shù)據(jù)，反應(yīng)速率...等等。溶解度常數(shù)取決于溫度、媒介和測(cè)量方法，因此一個(gè)數(shù)量級(jí)的物質(zhì)溶解度常數(shù)的不同

15、，在文獻(xiàn)中有報(bào)道。最近，S.Licht,使用熱力學(xué)數(shù)據(jù)，納入新的水溶液在堿性介質(zhì)中形成的自由能有S2ÿ發(fā)現(xiàn)，不溶性金屬硫化物溶解性鹽類產(chǎn)品的程度比以前少幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 2.1.1溶液中沉淀物的形成</p><p>　　沉淀物的晶粒尺寸某一程度上取決于實(shí)驗(yàn)條件、溫度、試劑的混合速率，試劑的濃度、析出過(guò)程中沉淀物的溶解度。所有這些都與系統(tǒng)的過(guò)飽和度有關(guān)。過(guò)飽和狀態(tài)可以通過(guò)降低不飽和溶液的溫度來(lái)獲得。&

16、lt;/p><p>　　對(duì)任何沉淀物，都有一個(gè)形成穩(wěn)定的與溶液接觸第二相的離子或分子量的最小值，被稱作晶核。核心在溶液中形成的速率取決于過(guò)飽和的程度。晶核形成的速率隨過(guò)飽和度的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)。晶核形成的速率= 考慮到X>1,Q是溶質(zhì)的濃度，Ko和X是常數(shù)，第二步是已經(jīng)存在于溶液中晶粒的生長(zhǎng)，這開(kāi)始于核心的形成。對(duì)離子固體來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程包括陰陽(yáng)離子在合適位置的沉積。</p><p><

17、;b>　　2.2 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)</b></p><p>　　2.2.2 化學(xué)浴沉積法</p><p>　　在操作的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)設(shè)置是用來(lái)從溶液中大量的沉積薄膜，</p><p>　　在這一技術(shù)中基板和溶液是靜止的，溶液用磁攪拌器幫助攪拌。并不斷攪拌水或石蠟浴用于化學(xué)水浴加熱到所需溫度。</p><p>　　3 化學(xué)浴沉積法制

18、備金屬氧化物薄膜</p><p>　　3.1 金屬硫化物薄膜</p><p><b>　　3.1.1 CdS</b></p><p>　　多晶CdS薄膜因?yàn)槠湟训玫阶C實(shí)和潛在的在半導(dǎo)體和光電器件方面的應(yīng)用，近年來(lái)受到廣泛的關(guān)注，CdS薄膜可以用真空沉積法、燒結(jié)法、化學(xué)沉積法等制備，CdS薄膜已經(jīng)通過(guò)化學(xué)浴沉積法從酸性溶液、堿性溶液和非水浴中制備

19、出來(lái)。</p><p><b>　　3.1.2 ZnS</b></p><p>　　硫化鋅是具有大的間隙的半導(dǎo)體材料，它在薄膜器件上有巨大的潛在應(yīng)用，如光致發(fā)光和電致發(fā)光設(shè)備。另外，硫化鋅是短波長(zhǎng)的發(fā)光二極管上的重要物質(zhì)。有報(bào)道過(guò)用具有緩沖層的漸變帶隙制備的CuSe2微型薄膜。光浸泡后沉積使效率增長(zhǎng)了14%。硫化鋅薄膜已經(jīng)通過(guò)使用硫脲和硫代乙酰胺從酸性溶液、堿性溶液中

20、制備出來(lái)。</p><p><b>　　3.1.3 HgS</b></p><p>　　雙層薄膜系統(tǒng)的Se/HgSe，Sb2S3/HgS，As2S3/HgS等顯示了異常的光電導(dǎo)性能，由譜記憶表征。這些材料的暗電導(dǎo)率一定溫度范圍不是常數(shù)，但在很大程度上取決于光的波長(zhǎng)。有可變的光學(xué)帶隙的硫化汞和硫化鉛復(fù)合薄膜是很有前景的半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)材料的紅外探測(cè)范圍為1—12毫米。&

21、lt;/p><p><b>　　3.2 金屬硒薄膜</b></p><p>　　3.2.1 CdSe</p><p>　　硒化鎘作為半導(dǎo)體和太陽(yáng)能材料展示了巨大潛力。這些薄膜應(yīng)用于制造光電器件，薄膜晶體管和γ射線探測(cè)器上</p><p><b>　　3.3 金屬氧化物</b></p>&

22、lt;p>　　氧化亞銅(Cu20)作為一種具有獨(dú)特光、磁學(xué)特性的P型半導(dǎo)體材料，在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、電子學(xué)、磁儲(chǔ)存裝置、生物傳感及催化方面有著潛在的應(yīng)用。氧化啞銅帶隙寬度為2．1eV，激子在單晶中可以連續(xù)地傳輸，使它具有較高的吸光系數(shù)，成為制作光電轉(zhuǎn)化器的重要材料。由于量子尺寸效應(yīng)，隨著粒徑的減小，氧化亞銅展現(xiàn)出奇特的光學(xué)、電學(xué)及光電化學(xué)性質(zhì)和催化活性，氧化亞銅啞微米球目前已用于鋰電池的負(fù)極材料舊1；亞微米級(jí)的氧化亞銅具有特殊的光催化活

23、性，能在可見(jiàn)光作用F光解水生成氫氣和氧氣川，這為未來(lái)氫能源的開(kāi)發(fā)提供了重要的思路。 4 結(jié)論 在本綜述中，我們描述了金屬硫系薄膜的化學(xué)浴沉積。這種方法簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，方便大面積沉積和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)薄膜的能力。以表格形式提交的數(shù)據(jù)表明，成膜可以進(jìn)行各種基材上進(jìn)行。這種半導(dǎo)體的物理和化學(xué)性質(zhì)比較與其他方法制備的半導(dǎo)體。例如太陽(yáng)能電池，光電導(dǎo)，探測(cè)器，這些薄膜的太陽(yáng)能等選擇性涂層的設(shè)備顯示在現(xiàn)代薄膜技術(shù)方法的前景。</p>