磁控溅射法制备硒化铟薄膜与性能研究

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1、西南交通大学研究生学位论文磁控溅射法制备硒化铟薄膜与性能研究年级三Q二二级姓名奎莎蒸申请学位级别工堂亟±专业挝料型堂皇王程指导老师丞勇班究员金浏副硒究员二。一四年五月ClassifiedIndex：11334SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisInfluenceofParametersonIndiumSelenideThinFilmsFabricatedbyMagnetronSputteringGrade：2011Candidate：LIShashaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngin

2、eeringSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringSupervisor：Prof．ZHANGYongA．Pro．YUZhouMay．2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；12．不保密，d使用本授权书。(请在以上方框内打“

3、√”)学位论文作者签名：巷多多日期：∞(够．j-．【％指导老师签名：日期：加f毕．}．C莎西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．系统研究了磁控溅射法制备硒化铟薄膜的制备工艺和光性能的相关性；2．利用磁控溅射法通过调节工艺参数，制备出单相高质量(000取向的硒化铟薄膜；3．通过对低温条件沉积的非晶硒化铟薄膜进行退火，探索了退火对硒化铟薄膜性能的影响；4．研究并探索了硒化铟薄膜厚度及结构组成以实现对硒化铟薄膜透过率和光学禁带宽度的调控；以上研究成果为课题组进行高效无镉的CIGS太阳能电池的研究以及其他硒化铟光电功能器件的研发提供了

4、基础工艺及理论指导。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位敝作者签名：套哆步日期：‘刀f午．F、f彩西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要In2Se3属于Ⅲ一VI族化合物半导体，具有二维层状结构，使其拥有独特的性能，在光电材料，相变存储介质，光传感器等领域具有广阔应用前景。In2Se3具有旺、p、丫、6、K五中晶体结构，各相之间生成能差异

5、很小，因此单相的In2Se3很难获得。现有制备In2Se3薄膜普遍存在结晶质量差，成分偏离化学计量比，不同课题组获得的In2Se3薄膜的光电性能差异很大。制备高质量单相In2Se3薄膜的工艺条件很苛刻，采用磁控溅射法制备In2Se3薄膜的研究，国际上也很少报道。本论文采用磁控溅射法制备In2Se3薄膜。研究了溅射功率、衬底温度、工作气压、退火条件对薄膜相结构、成分、微观形貌和厚度的影响，实现了对薄膜透过率和光学带隙的调控。研究结果表明：1．溅射功率对薄膜的成分有显著影响，功率超过80w才能制备出成分符合化学计量比的In2S63薄膜。衬底温度决定了沉积薄膜的物相，从270。C升高

6、到360。C时观察到薄膜由lc-In2S63相转变为y-In2Se3相。衬底温度为360。C时制备出纯相的v-In2Se3，薄膜呈(000择优取向，，／-In2Se3的六方层片边界清晰，带隙为2．22eV。2．低温沉积的In2Se3薄膜为非晶态，300。C退火后薄膜结晶，且光吸收限蓝移，原因可能与Na元素扩散进入到薄膜中相关。Na进入到薄膜中的含量与初始沉积温度密切相关，190。C沉积的非晶ln2Se3薄膜退火后得N(000择优取向的?-ln2Se3薄膜，薄膜平整致密，光学带隙为2．06eV。3．薄膜的厚度增加，其相结构不变，都是(000取向的1,-In2Se3，表面形貌由平整

7、致密变得粗糙疏松，同时透过率和光学带隙发生“红移”，薄膜光学性能得到控制。4．工作气压增加，薄膜由3,-In2Se3转变为l(-In2Se3相，薄膜的结晶质量变差，晶粒尺寸减小，其光学带隙变小。其相结构、光学带隙随气压增加的变化趋势与衬底温度降低的相同。关键词：磁控溅射；In2Se3薄膜；相结构；光透过率：禁带宽度西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractIn2Se3belongstoIll—VIcompoundsemiconductorwhichiswidelyresearch