等离子体活化硒对电沉积Cu-In-Ga金属预制层硒化的影响

使用等离子体活化硒源对电沉积制备的Cu-In-Ga金属预制层进行了硒化处理时, 发现等离子体功率对Cu(In_1-xGa_x)Se₂(CIGS)晶粒的生长有重要影响, 当等离子体功率为75 W时, 制备出单一Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂相的CIGS薄膜. 通过对不同衬底温度的等离子体活化硒源硒化的CIGS 薄膜进行了研究与分析, 并与普通硒化后的薄膜进行对比, 发现高活性硒在低温下会促进Ga-Se二元相的生成, 从而有利于Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂单相的生长. 对等离子体硒化后的CIGS薄膜进行了电池制备, 发现单相CIGS薄膜没有显著提高电池性能. 通过优化工艺, 所制备的CIGS电池效率达到了9.4%. 关键词： 0.7Ga_0.3)Se₂')" href="#">Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂ 电沉积 Cu-In-Ga金属预制层 等离子体活化硒     

Metal Precursor Influence on Performance of CuIn1-xGaxSe2 Films

在镀有Mo的纳钙玻璃衬底上顺序溅射沉积CuGa/In/CuGa层,然后在真空下520 oC硒化40 min,制备成CIGS薄膜. 通 过调整预制层的底层和表层的溅射沉积CuGa层的厚度比,制备不同的CIGS薄膜. 通过X射线衍射谱、拉曼谱、电子能谱、平面和断面SEM的分析, 揭示出CIGS薄膜是黄铜矿相的结构, 晶粒0.5～2 μm,且由硒化CuGa/In/CuGa厚度比为7:20:3的金属预制层后的CIGS薄膜的结晶性最好. 拉曼光谱表明,没有In-Se二元化合物相和有序缺陷化合物相.     

电沉积Cu-In-Ga金属预制层的硒硫化研究

以H₂S气体作为硫源、固态蒸发硒蒸气作为硒源对电沉积Cu-In-Ga金属预制层进行硒硫化处理. 通过电沉积Cu-In-Ga金属预制层在不同衬底温度下硒化、硫化和硒硫化的对比实验,发现CuInS₂相和CuIn（S,Se）₂相优先生成,抑制了CuInSe₂相的生成,促使InSe相薄膜向内部扩散,减弱了薄膜两相分离现象. 采用先硒化后硒硫化处理工艺优化了Cu（In,Ga）（S,Se）₂薄膜的制备工艺,在250 ℃预硒化得到了开路电压为570 mV的太阳电池,在更高的预硒化温度得到了较大短路电流的太阳电池,最终优化得到了效率达到10.4%的电池器件. 关键词： 电化学沉积 Cu-In-Ga金属预制层 硒硫化处理 2薄膜')" href="#">Cu(In,Ga)(S,Se)₂薄膜     

热裂解活化硒对CIGS太阳电池开路电压的影响

考察了通过自主研发的高温热裂解辅助硒化装置所产生的高活性硒对CIGS薄膜结构和器件性能的影响.通过调节高温裂解系统的温度可以有效调节不同的硒活性.研究发现, 第一台阶HC-Se气氛可以提高CIGS薄膜表面的Ga含量, 使得CIGS薄膜内的Ga分布更加平缓, 进而提高CIGS薄膜表面禁带宽度.而且HC-Se气氛可以消除CIGS"两相分离"现象.两种因素的共同作用使得CIGS薄膜太阳电池的开路电压提高了34.6%.电池转换效率从6.02%提升至8.76%, 增长了45.5%.     

铜铟镓硒太阳能电池多层膜的结构分析

对于溅射后硒化和共蒸发等方法制备的铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池薄膜,利用多种分析方法研究了CIGS多层膜的复杂结构等．研究表明：卢瑟福背散射（RBS）在分析CIGS多层膜方面具有其独特优势和可靠的结果;溅射后硒化方法制备的CIGS薄膜中,Ga和In在CIGS薄膜中呈梯度分布,这种Ga表层少而内层多的不均匀分布与Mo层没有必然关系;RBS和俄歇电子能谱分析（AES）均显示CIGS太阳能电池器件多层膜界面处存在扩散,尤其是CdS与CIGS,Mo与CIGS的界面处;X射线荧光（XRF）结果表明,电池效率最高的CIGS层中In,Ga比例为In：Ga=0．7：0.3;X射线衍射（XRD）结果显示：退火后的CIGS／Mo薄膜结晶品质得到了优化．     

低温超薄高效Cu(In,Ga)Se2太阳电池的实现

衬底温度保持恒定, 在Se气氛下按照一定的元素配比顺序蒸发Ga, In, Cu制备厚度约为0.7 μrm的Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂ (CIGS)薄膜. 利用X射线衍射仪分析薄膜的晶体结构及物相组成, 扫描电子显微镜表征薄膜形貌及结晶质量, 二次离子质谱仪测试薄膜内部元素分布, 拉曼散射谱 分析薄膜表面构成, 带积分球附件的分光光度计测量薄膜光学性能. 研究发现在Ga-In-Se预制层内, In主要通过晶界扩散引起Ga/(Ga+In)分布均匀化. 衬底温度高于450 ℃时, 薄膜呈现单一的Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂相; 低于400℃, 薄膜存在严重的Ga的两相分离现象, 且高含Ga相主要存在于薄膜的上下表面; 低于300 ℃, 薄膜结晶质量进一步恶化. 薄膜表层的高含Ga相Cu(In_0.5Ga_0.5)Se₂以小晶粒形式均匀分布于薄膜表面, 增加了薄膜的粗糙度, 在电池内形成陷光结构, 提高了超薄电池对光的吸收. 加上带隙值较小的低含Ga相的存在, 使电池短路电流密度得到较大改善. 衬底温度在550 ℃–350 ℃变化时, 短路电流密度J_SC是影响超薄电池转换效率的主要因素; 而衬底温度T_sub低于300 ℃时, 开路电压V_OC和填充因子FF降低已成为电池性能减退的主要原因. T_sub为350 ℃时制备的0.7 μm左右的超薄CIGS电池转换效率达到了10.3%. 关键词： 2薄膜')" href="#">Cu(In,Ga)Se₂薄膜 衬底温度 超薄 太阳电池     

硒化前后电沉积贫铜和富铜的Cu(In1-xGax)Se2薄膜成分及结构的比较

采用电沉积法获得了接近化学计量比的贫铜和富铜的Cu（In_1-xGa_x）Se₂（CIGS）预置层,研究比较了两种预置层及其硒化处理后的成分和结构特性.得到了明确的实验证据证明,硒化后富铜薄膜中的Cu_xSe相会聚集凝结成结晶颗粒分散在表面.研究表明：在固态源硒化处理后,薄膜成分基本不变;当预置层中原子比Cu/（In+Ga）<11时,硒化后薄膜表面存在大量的裂纹;而当Cu/（In+Ga） >12时,可以消除裂纹的产生,形成等轴状小晶粒;富铜预置层硒化时蒸发沉积少量In,Ga和Se后,电池效率已达到68%;而贫铜预置层硒化后直接制备的电池效率大于2%,值得进一步深入研究. 关键词： 1-xGa_x）Se₂薄膜')" href="#">Cu（In_1-xGa_x）Se₂薄膜 电沉积 硒化处理 贫铜或富铜薄膜     

溅射后硒化法制备的CIGS薄膜中Ga元素扩散研究

溅射后硒化制备Cu(In,Ga)Se2吸收层工艺过程中,Ga元素在吸收层底部富集现象是较为普遍的.本文从预制层工艺和硒化工艺两个方面研究了Ga元素在Cu(In,Ga)Se2吸收层中扩散的影响因素.结果表明,预制层中的Cu/(In+Ga)和硒化温度对Ga元素扩散的影响较为显著,而预制层中的Ga/(In+Ga)对Ga元素扩散的影响较小,Ga元素的扩散系数制约了其在Cu(In,Ga)Se2吸收层表面的含量.通过工艺优化提高吸收层表面的Ga含量,制备获得了光电转换效率为12.42%的Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池.     

Cu(In,Ga)Se2 薄膜在共蒸发"三步法"中的相变过程

CIGS薄膜的结晶相是制备高质量薄膜的关键问题. 本文采用共蒸发"三步法"工艺沉积Gu(In, Ga)Se₂ (CIGS) 薄膜, 通过X射线衍射仪 (XRD) 和X射线荧光光谱仪 (XRF)、扫描电镜 (SEM) 结合的方法详细研究了"三步法"工艺的相变过程, 并制备出转换效率超过15% 的 CIGS 薄膜太阳电池. 关键词： CIGS薄膜 共蒸发三步法 相变过程     

铜铟镓硒薄膜的拉曼和可见-近红外光谱表征

采用恒电位电沉积法在ITO上制备了铜铟镓硒(CIGS)前驱体薄膜,该前驱体薄膜在充氩气管式炉中经过高温硒化可得到结晶良好的CIGS薄膜。采用X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光-近红外光谱仪分别表征了CIGS薄膜的结构、形貌、成分以及可见-近红外光谱(Vis-NIR)吸收特性。XRD结果表明前驱体薄膜高温硒化后所得的CIGS薄膜具有(112)择优取向,薄膜中CIGS晶粒的平均尺寸为24.7nm,Raman光谱表明薄膜中的CIGS是具有黄铜矿结构的四元纯相,没有其他二元三元杂相存在。Vis-NIR测量结果表明CIGS的禁带宽度随薄膜中镓含量的增加而增加,当Ga含量达5.41%时,通过吸收光谱测得CIGS的禁带宽度为1.11eV,通过理论计算得到镓铟比为Ga/(In+Ga)=16.3%,小于SEM测量所得的镓铟比Ga/(In+Ga)=21.4%,这表明还需进一步提高CIGS薄膜的结晶度。所有测量表明优化后的ITO/CIGS非常适合用来制作高质量的双面太阳能电池。该研究提出了制备低成本CIGS前驱体薄膜及高温硒化的新方法,通过这些方法在ITO上制备了均匀、致密、附着力好的CIGS薄膜。通过上述表征可知,在新工艺下制备的CIGS薄膜结晶度高,成分合理,无杂相,光吸收性质好。与磁控溅射法类似,电沉积法非常适合大面积工业化生产,该工作对CIGS的规模化生产具有重要的借鉴意义。     

高压退火对0.65PMN-0.35PT薄膜结构、形貌及电学性能的影响

利用射频磁控溅射技术在LaNiO₃/SiO₂/Si(100)基底上制备了厚 度约为250 nm的0.65PMN-0.35PT(PMN-PT)薄膜. 研究高压氧氛围退火方式对PMN-PT薄膜晶体结构、形貌以及电学性能的影响. 经过XRD测试发现,在高压氧气氛围中, 温度为400℃下退火后的PMN-PT薄膜具有纯的钙钛矿相结构, 具有完全的(100)择优取向, 且衍射峰尖锐, 表明经过高压退火后的薄膜结晶极为充分. SEM表面形貌测试结果显示, 经高压退火处理的PMN-PT薄膜表面呈现出棒状或泡状的形貌. 铁电性能测试表明: 氧气氛围压强4 MPa, 退火时间4h的PMN-PT薄膜样品具有较好的铁电性能, 其剩余极化强度P_r达到10.544 μC/cm², 且电滞回线形状较好, 但漏电流较大, 这可能是由于其微结构所导致.同时介电测试发现: PMN-PT薄膜样品具有极好的介电性能, 其在1 kHz下测试的介电常数ε_r达到913, 介电损耗tgδ 较小, 仅为0.065. 关键词： 射频磁控溅射 高压退火 0.65PMN-0.35PT 介电     

Fabrication and characterization of Al–Mn superconducting films for applications in TES bolometers

Superconducting transition edge sensor(TES) bolometers require superconducting films to have controllable transition temperatures T_c in different practical applications.The value of T_c strongly affects thermal conductivity and thermal noise performance of TES detectors.Al films doped with Mn(Al-Mn) of different concentrations can accomplish tunable T_(c.)A magnetron sputtering machine is used to deposit the Al-Mn films in this study.Fabrication parameters including sputtering pressure and annealing process are studied and their influences on T_c and superconducting transition width ΔT_c are optimized.The Al-Mn films with ΔT_c below 1.0 mK for T_c in a range of 520 mK-580 mK are successfully fabricated.     

直流磁控溅射厚度对Cu(Inx,Ga1-x)Se2背接触Mo薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射工艺, 在一定条件下通过控制溅射时间, 在钠钙玻璃上制备了不同厚度的用于Cu(In_x, Ga_1-x)Se₂薄膜太阳电池背接触材料的Mo薄膜, 并利用X射线衍射 (XRD)、场发射扫描电子显微镜 (SEM)、四探针测试仪、台阶仪研究了厚度对溅射时间、薄膜微结构、电学性能及力学性能的交互影响. Mo薄膜的厚度与溅射时间呈线性递增关系; 随厚度的增大, Mo薄膜 (110) 和 (211) 面峰强均逐渐增大, 择优生长从(110)方向逐渐向 (211)方向转变, 方块电阻值只随 (110) 方向上的生长而急剧减小直到一特定值约2 Ω/⇑, 电导率随薄膜的 (110) 择优取向程度的降低而线性减小直到一特定值约0.96×10^-4 Ω·cm; Mo薄膜内部是一种多孔的长形簇状颗粒和颗粒间隙交织的结构, 并处于拉应力态, 其内部应变随薄膜厚度的增大而减小. 关键词： Mo薄膜 CIGS背接触 厚度 微结构     

氧分压对Ni/HfO_x/TiN阻变存储单元阻变特性的影响

采用射频磁控溅射的方法,基于不同氧分压制备的氧化铪构建了Ni/HfO_x/TiN结构阻变存储单元.研究发现,随着氧分压的增加,薄膜表面粗糙度略有降低;另一方面,阻变单元功耗降低,循环耐受性能可达10~3次,且转变电压分布的一致性得到改善.结合电流-电压曲线线性拟合结果及外加温度测试探究了器件的转变机理,得出在低阻态的传导机理为欧姆传导机理,在高阻态的传导机理为肖特基发射机理,并根据氧空位导电细丝理论,对高低阻态的阻变机理进行了详细的理论分析.     

SiO2薄膜内部短程有序微结构研究

SiO₂薄膜是重要的低折射率材料之一, 针对离子束溅射(IBS)和电子束蒸发(EB)的SiO₂薄膜, 采用红外光谱反演技术获得在400–1500 cm^-1波数内的介电常数, 通过对介电能损函数的分析获得了两种薄膜在横向和纵向光学 振动模式下的振动频率和Si–O–Si键角.研究结果表明, 在EB SiO₂薄膜短程有序范围内, SiO₄的连接方式主要是类柯石英结构、3-平面折叠环和热液石英结构的SiO₄连接方式; 在IBS SiO₂薄膜短程有序范围内, SiO₄的连接方式复杂主要是类柯石英结构、3-平面折叠环、 4-平面折叠环结构和类热液石英结构. 关键词： 2薄膜')" href="#">SiO₂薄膜 离子束溅射 电子束蒸发 短程有序     

Deposition of copper films by unbalanced d.c. magnetron sputtering

The electrical resistivity of as deposited polycrystalline copper thin films as a function of varying the process parameters has been investigated. Trying to minimize the resistivity of the copper thin films is important in the semiconductor industry, due to the fact that low resistivity copper can be employed to great advantage for new metallization schemes in advanced ultralarge scale integrated circuits. This paper presents the optimum choice of parameters that are necessary to achieve low resistivities of the thin films in reproducible experiments. All the depositions were performed using an unbalanced d.c. planar magnetron sputtering source (consisting of a circular copper target (98% purity, 0.01% Fe, 0.005% Ni, 0.005% Si) with a diameter of 100mm fitted with two electromagnets). The copper thin films were deposited onto glass substrates with argon being used as the sputtering gas. The resistivity was studied as a function of the pressure of the sputtering gas, the substrate bias, the substrate to target distance, the magnetron power, and the substrate temperature. It was found that depositions producing thin films with a resistivity of that approaching the bulk material (1.7×10^–8m) were obtained if the sputtering gas pressure was below 0.2 Pa. The effect of the substrate bias was insignificant at these pressures. The crystallographic structure of the copper thin films, determined by X-ray diffraction, is also reported.The authors would like to thank Dr. Soukup for his support during this research. We would also like to express our gratitude to Mr. A. Rajský for improving the design of the sputtering device. This work was partially financed by a grant from the Grant Agency of the Czech Republic No. 202/93/0508.     

Structural and optical properties of sputtered gadolinium nitride films

Rare-earth (RE) materials have high magnetic moments and form a wide range of magnetic structures. There has been speculation in the literature that rare-earth nitrides may form half-metallic ferromagnetics. This is surprising because, based on a simple ionic model, trivalent rare-earth nitrides would be expected to be insulators with a similar electronic structure to the divalent rare-earth chalcogenides. However if it is the case that they are half-metallic or narrow gap insulators, then they have potential applications in spin-filtering devices. In the present investigation, We have deposited GdN films on glass substrate at room temperature by Ar/N₂ mixed gas plasma-radio frequency (rf) sputtering method. The structure and the complex optical properties as well as the energy gap of GdN thin films as a function of N₂ partial pressure are determined.     

Sub-stochiometric MoOx by radio-frequency magnetron sputtering as hole-selective passivating contacts for silicon heterojunction solar cells

The silicon heterojunction (SHJ) solar cell has long been considered as one of the most promising candidates for the next-generation PV market. Transition metal oxides (TMOs) show good carrier selectivity when combined with c-Si solar cells. This has led to the rapid demonstration of the remarkable potential of TMOs (especially MoO_x) with high work function to replace the p-type a-Si:H emitting layer. MoO_x can induce a strong inversion layer on the interface of n-type c-Si, which is beneficial to the extraction and conduction of holes. In this paper, the radio-frequency (RF) magnetron sputtering is used to deposit MoO_x films. The optical, electrical and structural properties of MoO_x films are measured and analyzed, with focus on the inherent compositions and work function. Then the MoO_x films are applied into SHJ solar cells. When the MoO_x works as a buffer layer between ITO/p-a-Si:H interface in the reference SHJ solar cell, a conversion efficiency of 19.1% can be obtained. When the MoO_x is used as a hole transport layer (HTL), the device indicates a desirable conversion efficiency of 17.5%. To the best of our knowledge, this current efficiency is the highest one for the MoO_x film as HTL by RF sputtering.     

VO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;/AZO复合薄膜的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射和后退火氧化的方法在掺铝氧化锌(AZO)导电玻璃上制备了二氧化钒(VO₂)薄膜,研究了不同的退火温度、退火时间对VO₂/AZO复合薄膜制备的影响,并对复合薄膜的结构、组分、光电特性进行了测试与分析. 结果表明,导电玻璃上的AZO没有改变VO₂的取向生长,但明显改变了VO₂薄膜的表面形貌特征. 与用相同工艺和条件在普通玻璃基底上制备的VO₂薄膜相比,VO₂/AZO复合薄膜的相变温度降低约25 ℃,热滞回线宽度收窄至6 ℃,相变前后可见光透过率均在50%以上,1500 nm处红外透过率约为55%和21%,电阻率变化达3 个数量级. 该复合薄膜表面平滑致密,制备工艺简单,性能稳定,可应用于新型光电器件. 关键词： 2')" href="#">VO₂ AZO 热致相变 光电特性     

FeMn掺杂AlN薄膜的制备及其特性研究

采用直流磁控共溅射技术, 以Ar与N₂为源气体, 硅片为衬底成功地制备了Fe, Mn掺杂AlN薄膜. 利用X射线衍射和拉曼光谱研究了工作电流、靶基距离等工艺参数的改变对薄膜结构的影响. 利用扫描电子显微镜和能谱分析仪对薄膜的表面形貌和组成成分进行了分析. 利用振动样品磁强计在室温下对Fe, Mn掺杂AlN薄膜进行了磁性表征. Mn掺杂AlN薄膜表现出顺磁性的原因可能是由于Mn掺杂浓度较高, 在沉积过程部分Mn以团簇的形式存在, 反铁磁性的Mn团簇减弱了体系的铁磁交换作用. Fe掺杂AlN薄膜表现出室温铁磁性, 这可能是AlFeN三元化合物作用的结果. 随着Fe 掺杂AlN薄膜中Fe原子浓度从6.81%增加到16.17%, 其饱和磁化强度M_s由0.27 emu·cm^-3逐渐下降到0.20 emu·cm^-3, 而矫顽力H_c则由57 Oe增大到115 Oe (1 Oe=79.5775 A/m), 这一现象与Fe离子间距离的缩短及反铁磁耦合作用增强有关. 关键词： 直流磁控共溅射 氮化铝薄膜 结构 磁性