单源真空共蒸发制备CuInS2光伏薄膜.pdf

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1、专研究方向：电王挝型皇堇盔学2011年5月25日GRADUATECANDIDATE：XIEJUNYESUPERVISOR：PROELIJIANSPECIALTY：PHYSICALELECTRONICSOBJECT：PHOTOVOI几～ICMATERIALANDTECHNoLOGYSchoolofPhysicalScienceandTechnology,INNERMoNGoLIAUNIVERSITY，HOHHOT，010021，P．R．CHINA25May,2011在校期间研究成果使用承诺书本学位论文作

2、者完全了解内蒙古大学有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙大学有权将学位论文的全部或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在校期间取得的研究成果属于内蒙吉大学。作者今后使用涉及在校期间主要内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意，若要用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。学位论文作者签名：—蚶指导教师签名：日期：一．一浏．LS二L日期：丝

3、．摘要单源真空共蒸发制备CulnS2薄膜，氮气保护对薄膜进行适当的热处理。研究不同劬、砌、s元素配比和热处理条件对薄膜性能的影响。采用x射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜、光电子能谱仪、手动轮廓仪、双光束紫外一可见分光光度计、四探针测试仪等对薄膜的晶相结构、表面形貌及粗糙度、化学成分、膜厚、光、电性能等进行测试表征。实验给出蒸发用的c“、砌、S混合粉末中s原子比X的选择极为重要(实验选0．2≤X≤2)，本研究中最好的混合粉末原子配比为1：0．1：1．2，可制出黄铜矿结构的CulnS：多晶薄

4、膜。热处理前，CulnS2薄膜结晶状况较差含有C“"砌oo，S的混合相，经401YC热处20min后，薄膜的微结构明显得到改善。薄膜沿[112]晶向择优生长，平均晶粒尺寸38．06nm，厚度454．8nm，表面平整致密，表面算术平均粗糙度13nm。CulnS，薄膜表面与体内元素的Cu、In、S化学计量比分别为1：2．4：1和1：0．9：1．5，偏离标准化学计量比约3．2％和0．8％。CulnS，薄膜的光吸收系数105cm～，直接光学带隙1．42eV，导电类型P型，电阻率4．8×10之Q．cm。‘当热处

5、理温度升到440。C，处理lOmin，CulnS：薄膜的晶相结构不变，表面及体内元素的化学计量比增大，比标准偏离约8．8％、3．3％，II分别为1：6．2：0．6和1：2．3：0．8。因晶格中间隙砌的出现使薄膜的导电类型变成Ⅳ型。薄膜的光吸收系数降至104cm～，光学带隙变窄为1．39eV、电阻率1．3x10-2Q．cm。关键词：单源真空共蒸发，CulnS：薄膜，热处理，薄膜特性IIIeffectsofCu--In--Smixedratiosandheat--treatmentconditionson

6、propertiesofthinfilmswerestudied．Thecrystallinestructure，surfacemorphologyandroughness，chemicalcomposition，filmthickness，opticalandelectronicpropertiesofthinfilmswerecharacterizedbyX—raydiffraction，atomicforcemicroscope，scanningelectronmicroscopywithene

7、rgydispersiveanalysis，X—rayphotoelectronspectrum，manualprofiler,ultraviolet-visiblespectrophotometer,four-probemeter，respectively．ExperimentalresultsshowthatappropriateSatomicratio，definedasX，isanimportantfactor．Inthispaper,Xvaluewaschoseninrangefrom0．2

8、to2andtheoptimalratioofCu—In—Sis1：O．1：1．2．TheCulnS2thinfilms．whichweredepositedundertheoptimalratio，showedchalcopyritecrystallinestructural．Thethinfilmswithnon—annealingpresentdeficiencyincrystallizationandhaveCul．71110．05Smixedp