纳米晶硒化铅薄膜的制备及表征研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校玫读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分

2、内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在一年解密后适用本授权书。囱非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。日期：型f生：．．6：三．Et期：竺!幺蔓：．2．～——学位论文数据集中图分类号TN304．2学科分类号430．4520论文编号1001020141301密级学位授予单位代码100lO学位授予单位名称北京化工大学作者姓名王晓阳学号201120130I获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码080500课题来源北京市自然基金

3、研究方向半导体薄膜论文题目纳米晶硒化铅薄膜的制备及表征研究关键词PbSe薄膜，磁控溅射，真空蒸发，光学性能，太阳能电池论文答辩日期2014年5月24El幸论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况、姓名职称工作单位学科专长指导教师周海教授北京石油ff,m学院评阅人1陈晓农教授北京ff,m大学评阅人2卢一民教授北京石油化工学院评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席陈晓农教授北京'fl匕T大学答辩委员1武光明教授北京石油,fE,-r学院答辩委员2崔秀国教授北京石油,／l：-r学院答辩委员3刘太奇教授北京石油(1二-r学院答辩委员4卢一民教授北京石油ff,m学院答辩

4、委员5征：一．四．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要纳米晶硒化铅薄膜的制备及表征研究rJlllrlllPll／llllllPilllllllllllPirllllrljllY2629050本文分别利用射频磁控溅射法和真空蒸发法制备了硒化铅(PbSe)薄膜，研究了主要工艺参数对薄膜晶体结构、表面形貌及光学性质的影响。结果表明：PbSe薄膜多表现出(200)晶面的择优取向，薄

5、膜的结晶质量较好。当衬底温度超过250oC后，薄膜的择优取向变为(220)晶面，主要是由于衬底温度升高，微观应力增大，晶粒趋向于在能显著降低微观应力的面上生长，从而沿具有最小微观应变能的(220)晶面择优生长。PbSe薄膜的表面形貌以球形颗粒为主，但当衬底温度超过250oC后转变为三角型结构，对应于择优取向的变化；溅射气压增大至2．0Pa后呈现出无规片状结构；而真空蒸发PbSe薄膜厚度达到93am和127am后则团聚成蠕虫状结构。PbSe薄膜的光学带隙宽度可调，利用磁控溅射法制备的薄膜的带隙宽度主要集中1．3．1．6eV之间，明显小于真空蒸发法所得样品的带隙宽度

6、(2．05．2．30eV)。影响薄膜带隙宽度的主要因素有晶粒尺寸和晶粒边界处的电荷和势垒形成的电场。晶粒尺寸增大，带隙宽度减小；上述电场越大，带隙越宽。总体而言，利用磁控溅射法制备PbSe薄膜的最佳工艺条件为：溅射功率100W、溅射时间60min、衬底温度为200oC((200)晶面择优取向)、溅射气压1．0．2．0Pa、溅射靶间距为6．5cm、不退火。真北京化工大学硕士学位论文空蒸发法最佳蒸发时间为20min，最佳退火温度为300oC。磁控溅射法更适于用来制备太阳能电池中的PbSe吸收层。本工作还制备了ITO／CdZnTe／CdS／PbSe／Au结构的太阳能电

7、池，获得了1．06％的太阳能转换效率。实验获得的最大开路电压(V。。)为300mV(2号样)，最大短路电流密度(I。。)为21．6mA／cm2(5号样)，最大填充因子为25．77％。由此可见，基于PbSe薄膜的太阳能电池效率尚有很大提升空间。关键词：PbSe薄膜，磁控溅射，真空蒸发，光学性能，太阳能电池lIAbstractPREnU认TIoNANDPRoPERTIESCHARACTERIZATIONoFPBSENANoCRYSTALFILMABSTRACTInthispaper,leadselenide(PbSe)filmswerepreparedbyRFmag

8、netronsputte