退火时间对PbS薄膜结构和光学特性的影响-论文.pdf

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1、退火时间对PbS薄膜结构和光学特性的影响／武怡等·23·退火时间对PbS薄膜结构和光学特性的影响武怡，高斐，刘生忠，马笑轩，王浩石。，宋飞莺，陈彦伟(1陕西师范大学物理与信息技术学院，西安710062；2陕西师范大学材料与工程学院，西安710062)摘要利用化学浴沉积法在玻璃衬底上5O℃沉积3h制备硫化铅(PbS)纳米晶薄膜。将得到的PbS薄膜在300℃氮气中进行不同时间(0~120rain)的退火。利用X射线衍射仪(Ⅺ)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外一可见一近红外分光光度计对PbS薄膜的结构和光学特性进行研究。PbS薄膜在玻璃基底上粘附力较强，结晶度良好，呈

2、面心立方结构且沿(111)方向择优生长。不同的退火时间导致PbS薄膜的结构、形貌、光学特性均产生明显差异。退火30min的PbS薄膜的结晶度最好，其带隙变化范围为0．90～1．70eV。关键词PbS薄膜化学浴沉积薄膜结构光学特性中图分类号：TB31；O43文献标识码：AEffectofAnnealingTimeontheStructuralandOpticalPropertiesofChemicalBathDepositedPbSThinFilmsWUYi，GAOFei，LIUShengzhong，MAXiaoxuan，WANGHaoshi0，SONGFeiying，CHENYanwe

3、i(1SchoolofPhysicsandInformationTechnology，ShaanxiNormalUniversity，Xi’an710062；2SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShaanxiNormalUniversity，Xi’an710062)AbstractNanocrystallinePbSthinfilmsweredepositedonglasssubstratesat50℃for3husingchemicalbathdepositiontechniqueandannealedat300℃forvariousann

4、ealingtimesinN2(0-120min)．ThestructureofthepreparedPbSthinfilmswasstudiedbyX-raydiffraction．Itssurfacemorphologywasmeasuredbyscanningelectronmicroscope(SEM)andatomicforcemicroscope(AFM)．Itsopticalpropertiesinthewavelengthsof300—2000amwerestudiedusingUV—Vis—NIRspectrophotometer．Thefilmsareveryadh

5、erenttothesubstrateandcrystallizedwithpreferential(111)．DifferentannealingtimeresultsinobviousdifferenceofPbSthinfilmsstructure，morphologyandopticalproperties．PbSthinfilmsobtainedoptimumcrystallineinannealingtimeof30minanditsopticalgapvariedbetween0．9O—1．7OeV．KeywordsPbSthinfilms，chemicalbathdep

6、osition，filmstructure，opticproperties硫化铅(PbS)是一种重要的Ⅳ一Ⅵ族半导体材料，具有较1实验小的带隙(O．41eV)和较大的激子玻尔半径(18nm)_】]。由于其光学吸收和辐射均在红外和近红外区域，PbS在制作太利用化学浴沉积法将PbS薄膜沉积在玻璃衬底上，所有阳能吸收器_2]、光电摄影[3]、红外线探测器[43以及铅离子选择试剂均为分析纯。将玻璃裁剪为7．0cmX8．0cmX2mm的传感器_5等光学器件方面有着重要的应用。纳米晶PbS具片子，用去污粉和去离子水清洗干净。接着将玻璃片依次置有明显的量子限制效应，通过控制PbS纳米晶薄膜的制备条于

7、丙酮、乙醇溶液中超声清洗各10min，之后用去离子水清件可以调节其纳米晶的尺寸，进而调控它的光电特性。洗干净，清洗完后放入80℃干燥箱中干燥10min。以醋酸制备PbS薄膜有许多方法，包括化学气相沉积铅Pb(CH。COo)2、硫脲SC(NH2)2、NaOH为原料，在烧杯(CVD)[6]、水热法]、连续离子层吸附法(SILAR)[8]、化学浴中配制0．17mol／L醋酸铅溶液，之后加入0．1mol／L硫脲及沉积法(CBD)『4埘等。CBD技术的优