雾化法制备硫化镉薄膜及其掺杂特性研究

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1、摘要新材料在未来科学技术的发展中起着非常重要的作用，它将促进科学技术的迅速发展，增强国民经济实力，提高人们的日常生活水平。尤其是光电子信息材料的研究发展，更是举足轻重。硫化镉是一种应用广泛的光电子信息材料，从事该方面的研究工作，将会促进我国光电子技术及其应用的发展，同时对我国国民经济的发展也具有重要意义。文中详细介绍了硫化镉薄膜材料的制备方法及其原理，并概括了CdS薄膜的研究现状和应用。本实验以二乙基二硫代氨基甲酸镉(CED)---二甲亚砜混合溶液为前驱体溶液，使用自制的超声雾化热解(USP)系统在玻璃基板上制备得到

2、了CdS及其掺杂薄膜，并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外一可见光光谱仪(UV-VisSpectrometer)等测试手段，对薄膜的结构和性能进行表征。研究了各种生长条件，如掺杂物浓度，衬底温度，沉积时间和退火等工艺参数对CdS薄膜结构和性能的影响。实验结果表明，雾化汽相沉积CdS薄膜，衬底温度对薄膜的c轴择优取向性影响较大，随着衬底温度的升高，薄膜C轴取向度增强；当衬底温度过高时，薄膜的c轴择优取向性减弱，结晶性变差。因此，适宜的衬底温度是超声雾化热解技术获得c轴取向高度一致的CdS薄膜的重

3、要因素。在掺杂镁的薄膜样品中，当掺杂浓度从。虱Jsoat％增长时，薄膜的C轴择优取向性先增强后减弱，当掺杂浓度为10ato,6时，薄膜的C轴择优取向性最强。观察掺杂样品薄膜的XRD发现，生成的薄膜均为多晶，六角纤锌矿结构。随着衬底温度的升高，掺杂薄膜的C轴择优取向性增强，衍射峰半高宽逐渐下降，通过谢乐公式计算发现，晶粒尺寸增大。在共掺杂薄膜样品中，随着锰原子所占比例的增加，薄膜紫外透射光谱的吸收截止边带向高波长方向漂移；当锰原子所占比例进一步增大(Mg：Mn=l：5)时，发现透射光谱的吸收截止边带向低波长方向漂移。未

4、掺杂时薄膜导电类型为11型；当掺杂浓度为10础时，导电类型转变为P型；进一步增大掺杂量，为30a啪时，发现导电类型转变为11型；当掺杂量达到50at％时，导电类型又转变为P型。在掺杂样品中，随着掺杂量的增加，薄膜的电阻率逐渐增大。关键词：--7,基二硫代氨基甲酸镉(CED)，硫化镉，掺杂，超声雾化热解①SP)ABSTRACTNovelmaterials，especiallyoptoelectronicandinformationmaterials，playallimportantroleinthefuturedeve

5、lopmentofscienceandtechnology．Theywillpromotethedevelopmentofscienceandtechnology,enhancenationaleconomyandimprovethelevelofpeople’Sdailylives．Cadmiumsulfide(CdS)isanimportantkindofoptoelectronicandinformationmaterials．TheresearchonCdSwillfacilitatethedevelopme

6、ntofoptoelectronicstechnologyandsolarcell，’andhasagreatsignificanceinnationaleconomyofourcountry．Inthispaper,acomprehensiveintroductionofCdS，variousgrowthtechniques，andtheresearchbackgroundhadbeenreviewed．ThepaperaimedtOpreparepureCdSfilmsanddopedCdSfilmsontheg

7、lasssubstratesbytheultrasonicspraypyrolysis(USP)method．Thesolutionofcadmiumdiethyldithiocarbamate(CED)indimethylsulfoxideWaSusedaStheprecursor．TheX·rayDiffraction(XRD)，theScanningElectronMicroscopy(SEM)andtheUV-VisSpectrometerwereemployedtocharacterizethecrysta

8、llineandmicrostructureofthetllinfilms．Theeffectsofgrowthparameters，suchasdopingconcentration，substratetemperature，depositiontimeandannealing，onthequalityofCdSthinfilmshavebe