Cd1-xZnxTe多晶薄膜的制备、性能与光伏应用

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1、第24卷第2期半导体学报Vol.24~No.22003年2月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSFe.~2003=================================================================Cd1-xZlxTe多晶薄膜的制备~性能与光伏应用邵烨郑家贵蔡道林张静全蔡伟武莉莉蔡亚平李卫冯良桓(四川大学材料科学系~成都610064)摘要:用共蒸发法制备了Cd多晶薄膜~薄膜结构属立方晶系空间群F43m.通过透射光谱的测量~计算光1-IZnITe能隙~得到室温时薄膜的光能隙随组分I值的变化满足二次方关系.作为对异质结界面的

2、修饰~提出了有Cd1-I-ZnITe过渡层的CdS/CdTe/Cd1-IZnITe/ZnTe=Cu电池.并在相同工艺下制备了CdS/CdTe/Cd0.4Zn0.6Te/ZnTe=Cu与CdS/CdTe/ZnTe=Cu太阳电池~发现前者比后者效率平均增加了35.0%.关键词:Cd薄膜;共蒸发法;CdTe太阳电池;光能隙1-IZnITePACC:7360F中图分类号:O484文献标识吗:A文章编号:0253-4177(2003)02-0183-06[4]CdTe形成欧姆接触的背接触层材料.现在有关Cd多晶薄膜的制备方法和1引言1-IZnITe性能研究的文献还不多.如~Gonzdlez-Her

3、ndndez等Cd1-IZnITe(简称CZT)是一种性能优异的I-人用近空间气相输运法(closespacedvaporV族三元化合物半导体材料~具有闪锌矿立方结构.transportmethod)制备了Cd1-IZnITe多晶薄膜~并它可以被看作两种二元材料ZnTe和CdTe的固溶通过PL谱的测量得到Cd1-IZnITe能隙与组分线性变化[5]体~改变Cd1-IZnITe中Zn含量(I值或称组分)~它;Chu等人在氦气中在衬底表面直接把单的一些重要的物理性质可以在预想的范围内变化.质元素高温合成Cd1-IZnITe多晶薄膜~也发现[6]如它的晶格常数随I值在0.61004*0.648

4、23nm间Cd1-I-ZnITe能隙随组分线性变化;Aydinli等人变化~并很好地遵循Vegard定律[1];其禁带宽度随用脉冲激光法(pulsedlaserdeposition)制备了具有[2]光学质量的Cd多晶薄膜~并发现CdI值变化在1.49eV到2.26eV间连续可调.1-IZnITe1-I[4]等.但正是由于Cd材料具备这些优异性质~ZnITe能隙随组分的变化满足二次方关系1-IZnITe使它在很多领域有着广泛的应用.如用Cd上述的方法都不容易控制所制备薄膜的组分~且得1-IZnITe到的能隙与组分关系也不尽相同.制成的探测器能在常温下工作~性能优异~是现在研我们用共蒸发法制

5、备Cd多晶薄膜~能究的热点;它也是其他许多I-V族化合物半导体材1-IZnITe料理想的外延衬底[3];而能隙宽度在1.65*1.75eV简单控制所制备薄膜的组分~也从实验上得到了能隙与组分的关系~并将它应用于CdTe太阳电池的间的Cd薄膜材料作为高效级联电池的顶1-IZnITe制备.层材料特别引人注目;还有~在CdTe电池中~Cd1-I-ZnITe是一种有望代替ZnTe材料来作为与p-国家自然科学基金(批准号:50076030)~国家重点基础研究发展规划(No.G2000028208)和国家高技术研究发展计划(No.2001AA513010)资助项目邵烨男~1977年出生~硕士研究生~

6、从事光电材料与器件研究.郑家贵男~1946年出生~教授~从事光电材料与器件研究.冯良桓男~1940年出生~教授~博士生导师~从事光电材料与器件研究.2002-04-28收到~2002-08-02定稿Oc2003中国电子学会184半导体学报24卷度计室温时测量薄膜透射谱,计算光能隙.2实验3结果与讨论2.1Cd1-xZnxTe多晶薄膜的制备3.1X射线衍射分析我们使用图1的共蒸发装置来制备Cd1-I-Zn-3PaD中,两所有在玻璃衬底上用上述共蒸发法制备的ITe多晶薄膜.真空室(真空度1>10个独立的蒸发源分别加热ZnTe(99.998%D粉末和Cd1-IZnITe多晶薄膜的XRD图谱中,

7、都只有一个CdTe(99.999%D粉末,蒸发ZnTe的蒸发器用石英峰,如图2中的上面三根曲线.图2中最下面一根曲容器,外面绕上加热钨丝,CdTe粉末则用钼舟加线对应这样一个样品先在玻璃衬底上真空蒸发热.两个蒸发源之间隔有挡板,以免互相间对探头有一层多晶CdTe薄膜(310pmD,再在CdTe层上沉积干扰.用两台LC-2膜厚监控仪对两个蒸发源各自一层多晶ZnTe薄膜(67.5pmD.这个样品的XRD进行薄膜厚度和沉积速率的在线监控.