化学浴沉积znse薄膜性能的研究

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文论文题目：化学浴沉积ZnSe薄膜性能的研究学院太阳能研究所1专业名称农业电气化与自动化1研究生姓名刘洁青学号13082804008导师姓名姚朝晖职称副教授12016年5月31日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，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。学位论文作者签名：

2、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，即：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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权云南师范大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：摘要摘要ZnSe是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，近来年作为薄膜太阳电池缓冲层在碲化镉基、铜铟镓硒基、铜锌锡硫基薄膜太阳电池器件结构中广泛应用。CBD是缓冲层材料的主要制备方法。本文用

3、CBD技术在玻璃衬底上制备了ZnSe薄膜材料，并对CBD湿化学过程原理进行了深入的理论分析，用XRD，SEM，XPS等技术对薄膜材料的结构和光学等性质以及薄膜材料在空气和氮气气氛下退火行为等进行了分析和研究。基于分析化学相关理论，对目前国内外普遍采用的硫酸锌、氨水、联氨、硒脲的沉积体系的化学平衡进行了广泛而深入地研究。发现当平衡氨浓度超过1mol/L时，游离的锌浓度小于初始锌浓度的3.467×10-10倍，给出了氨-联氨混合体系pH值的计算公式并从理论上清楚地解释了Zn(OH)2沉淀的生成条件，给出了影响反应速

4、率的化学原理等。这些理论对分析材料的实际制备、材料生长动力学、材料生长与材料微结构的关系等均有非常重要的意义，研究成果同样适用于ZnS、CdS等相关缓冲层材料的生长。用SEM和XRD对薄膜结构进行分析，显示为纳米晶立方相闪锌矿结构，平均晶粒尺寸在200nm左右，结构致密，（111）择优取向。使用分光光度计测得薄膜的透射谱与反射谱，并在可见光区域里对材料的吸收系数、消光系数、折射率、光学能隙进行计算和深入分析。结果表明，薄膜透过率、反射率均随膜厚的增加而降低，薄膜在本征吸收区域里吸收系数很大，且随着波长的减少而增

5、大。膜厚为150、400、630nm材料对应的光学能隙值分别为3.16、3.14和2.90eV。研究薄膜在空气气氛下退火行为时发现，当退火温度T≤573K时，较高的退火温度可以增加晶粒尺寸，当T≥673K时，ZnSe逐渐转变为ZnO，由前者的闪锌矿结构转变为后者的六角纤锌矿结构。相同退火温度下Zn、Se相对浓度随着温度的升高而下降，Se更明显，在773K下退火后消失，氧原子含量则明显增加。物相和组份变化的机理是ZnSe薄膜加热分解为Zn和Se，并分别与气氛中的O2发生成ZnO和SeO2，前者部分可重新在薄膜上沉

6、积，对所有的实验结果均能给出很好解释。关键词：化学浴沉积ZnSe薄膜光学特性结构特性缓冲层材料IIAbstractAbstractZincselenide(ZnSe)isanimportantⅡ-Ⅵgroupsemiconductormaterial,andwidelyusedasbufferlayeronCdTe,CIGSandCZTSbasedsolarcellsdevicestructureinrecentyears.Chemicalbathdeposition(CBD)isthemainfabricat

7、iontechniqueforthepreparationofabovementionedmaterials.SoZnSethinfilmsarefabricatedonglasssubstratebyCBDinthispaper.ComprehensivetheoreticalinvestigationaregivenfortheCBDwetchemicalprocess,XRD,SEMandXPStechnologiesareusedtoinvestigatethestructure,opticalprop

8、ertiesandannealingbehaviorinairandnitrogenatmosphere.Basedonthebasicprinciplesofchemistry,comprehensivechemicalequilibriuminvestigationweregivenonnormallyusedCBDcompoundsolutionsystemasZnSO4/NH4