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(yáng)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(jiǎn)單有效的鍍膜工藝，具有成本低和沉積溫度低的特點(diǎn)，但在我國(guó)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(yùn)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(jiàn)光光度計(jì)(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(shí)間對(duì)ZnS薄膜結(jié)構(gòu)、表面形貌、透過(guò)率以及禁帶寬度等性能的影響，總結(jié)出影響規(guī)律，進(jìn)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(diǎn)：
　　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(duì)薄膜的影響。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)檸檬酸三納的濃度在0.15mol/L時(shí)可制得表面較好和透過(guò)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(guò)率和禁帶寬度。硫酸鋅濃度對(duì)薄膜表面影響很大，濃度過(guò)大，薄膜表面多針孔。硫脲濃度對(duì)薄膜表面性能影響不大，對(duì)透過(guò)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(guò)率650-900nm波段處逐漸降低。隨著溫度升高帶隙變小。
　　3.沉積時(shí)間的影響：沉積時(shí)間對(duì)薄膜厚度影響很大，薄膜生長(zhǎng)可分為兩個(gè)階段：線性生長(zhǎng)階段與飽和階段。沉積時(shí)間對(duì)

4、薄膜結(jié)晶特性影響不大，但對(duì)薄膜表面形貌和光學(xué)性質(zhì)影響很大：沉積時(shí)間越長(zhǎng)，薄膜表面越粗糙，透過(guò)率越低，帶隙變小。
　　在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本研究?jī)?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(shí)間為75℃；沉積時(shí)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(wú)針孔、致密，少白色顆粒；透過(guò)率在200-900nm波