化學(xué)水浴法制備ZnS薄膜的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能研究.pdf

1、ZnS是一種重要的直接帶隙半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3.77eV，在太陽能電池、LED等光電方面有廣泛地應(yīng)用?；瘜W(xué)水浴法是一種簡單有效的鍍膜工藝，具有成本低和沉積溫度低的特點，但在我國用水浴法制備ZnS薄膜的研究較少。
　　本研究采用化學(xué)水浴法，以檸檬酸三納(TSC)為絡(luò)合劑制備ZnS薄膜，并運用掃描電子顯微鏡(SEM)、能量散射光譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、紫外可見光光度計(UV-vis)、橢偏儀(SE)等多種分析手段，

2、系統(tǒng)研究了組分濃度、沉積溫度和沉積時間對ZnS薄膜結(jié)構(gòu)、表面形貌、透過率以及禁帶寬度等性能的影響，總結(jié)出影響規(guī)律，進而提出了優(yōu)化的工藝參數(shù)。主要研究結(jié)論有如下幾點：
　　1.組分濃度變化的影響：分別考察了檸檬酸三納體系中的檸檬酸三納濃度、硫脲濃度、硫酸鋅濃度對薄膜的影響。實驗表明：當(dāng)檸檬酸三納的濃度在0.15mol/L時可制得表面較好和透過率較高(75％以上)，禁帶寬度較寬(3.80eV)的ZnS薄膜；提高檸檬酸三納的濃度可提高薄

3、膜的透過率和禁帶寬度。硫酸鋅濃度對薄膜表面影響很大，濃度過大，薄膜表面多針孔。硫脲濃度對薄膜表面性能影響不大，對透過率影響比較復(fù)雜。
　　2.沉積溫度影響：低溫不利于薄膜的粘附，隨著溫度的升高，提高薄膜與襯底的結(jié)合性。隨著溫度的升高，薄膜厚度增加，薄膜的透過率650-900nm波段處逐漸降低。隨著溫度升高帶隙變小。
　　3.沉積時間的影響：沉積時間對薄膜厚度影響很大，薄膜生長可分為兩個階段：線性生長階段與飽和階段。沉積時間對

4、薄膜結(jié)晶特性影響不大，但對薄膜表面形貌和光學(xué)性質(zhì)影響很大：沉積時間越長，薄膜表面越粗糙，透過率越低，帶隙變小。
　　在大量實驗的基礎(chǔ)上，本研究優(yōu)化了檸檬酸三納體系制備ZnS薄膜的工藝參數(shù)：氨水、硫酸鋅、硫脲的組分配方濃度分別為0.15mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L；沉積時間為75℃；沉積時間為75min。根據(jù)上述沉積條件，可以得到性能比較好的ZnS薄膜：表面無針孔、致密，少白色顆粒；透過率在200-900nm波