化學(xué)浴沉積法制備Cd摻雜Sb2S3薄膜及其光電應(yīng)用.pdf

1、Sb2S3作為Ⅴ-Ⅵ族重要的半導(dǎo)體材料，具有獨(dú)特的光電特性，在熱電制冷及光電器件等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價(jià)值?；瘜W(xué)浴沉積法工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且易大規(guī)模生產(chǎn)薄膜，已廣泛用于硫化物薄膜的制備，但化學(xué)法沉積的Sb2S3薄膜電導(dǎo)率低且極薄，影響了薄膜的光電性能及應(yīng)用。本論文采用化學(xué)浴法制備摻雜Sb2S3薄膜，探索摻雜對(duì)其結(jié)構(gòu)及光電性能的影響；同時(shí)，為拓展Sb2S3薄膜的光電應(yīng)用，首次研究了FTO|Sb2S3|Ag憶阻器的憶阻性能，并分析其阻變機(jī)理。

2、r>　　本論文采用化學(xué)浴沉積法，通過(guò)優(yōu)化溶液pH、溫度等條件，分別在兩種硫源體系（TS、TA）下制備出輝銻礦相Sb2S3薄膜。沉積液pH=1.9時(shí)，Sb2S3的Zeta電位為零，即達(dá)到等電點(diǎn)，在酸性條件（pH≤3.5）下沉淀薄膜，可提高薄膜與襯底間的附著力。TS體系下制備的Sb2S3薄膜結(jié)晶度良好、表面平整且致密。TA體系下制備的Sb2S3薄膜在(210)、(311)和(410)晶面出現(xiàn)了新的峰值，且半峰寬變窄，具有更好的結(jié)晶度，但表面

3、均勻性有待提高。
　　采用TS體系，在低溫水浴中沉積摻雜Sb2S3薄膜，Na2S2O3濃度影響薄膜生長(zhǎng)過(guò)程，在3 mol/L條件下薄膜結(jié)晶度最好。最佳實(shí)驗(yàn)條件下制備的Cd、Zn摻雜Sb2S3薄膜經(jīng)退火，得到輝銻礦相Sb2S3，說(shuō)明摻雜沒(méi)有改變薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，但Zn摻雜在（002）晶面出現(xiàn)了擇優(yōu)生長(zhǎng)現(xiàn)象。摻雜后薄膜厚度仍約為200nm，表面出現(xiàn)空隙或顆粒凸起。在光電性能測(cè)試中，Cd摻雜后，薄膜禁帶寬度幾乎不改變，而Zn摻雜縮小了薄膜

4、的禁帶寬度。摻雜前后Sb2S3薄膜的導(dǎo)電類型不變，均為n型半導(dǎo)體，但摻雜均提高了薄膜的載流子濃度，特別是Zn摻雜。同時(shí)，CdS/Sb2S3/Ag異質(zhì)結(jié)I-V曲線測(cè)試中，摻雜提高了異質(zhì)結(jié)的整流特性，Cd摻雜薄膜表現(xiàn)了較好的整流曲線。
　　以無(wú)定型Sb2S3薄膜制備的FTO|Sb2S3|Ag器件具有良好的憶阻特性，表現(xiàn)為雙極型。隨著薄膜厚度的增加，電流階躍性的跳變?cè)絹?lái)越明顯，最大幅度達(dá)到5-6倍。FTO|Sb2S3(180nm)|Ag