SnS薄膜摻雜及其器件研究.pdf

1、SnS是一種新型光伏材料，具有適合作為太陽電池和光電器件光吸收層的多種物理化學(xué)性質(zhì)，具有良好的應(yīng)用前景，SnS薄膜及其器件制備與性質(zhì)的研究受到很大關(guān)注。本文對不同厚度SnS薄膜、Cu摻雜SnS薄膜及其異質(zhì)結(jié)器件的制備和性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　利用射頻磁控濺射法在玻璃襯底上制備了不同厚度的SnS薄膜。用X射線衍射(XRD)、X射線能譜儀(EDS)、原子力顯微鏡（AFM）、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)和紫外-可見-近紅外分光

2、光度計(jì)(UV-VIS-NIR)分別對所制備薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、組分、表面形貌、厚度、反射率和透過率進(jìn)行表征分析。研究結(jié)果表明:薄膜厚度的增加有利于改善薄膜的結(jié)晶質(zhì)量和組分配比，晶粒尺寸和顆粒尺寸隨著厚度的增加而變大。樣品的折射率在1500nm～2500nm范圍內(nèi)隨著薄膜厚度的增大而增大。樣品在可見光區(qū)域吸收強(qiáng)烈，吸收系數(shù)達(dá)105cm-1量級。薄膜厚度增加到1042nm時(shí)禁帶寬度為1.57eV，接近于太陽電池材料的的最佳光學(xué)帶隙。
　　

3、利用脈沖激光沉積法(PLD)在玻璃襯底上制備了不同Cu摻雜濃度的SnS薄膜。對所制備的薄膜晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、厚度、透過率和電學(xué)特性進(jìn)行表征分析。研究結(jié)果表明:所有樣品均沿著(111)晶面擇優(yōu)取向生長，隨著Cu摻雜濃度的增大，(111)晶面的衍射峰不斷增強(qiáng)，樣品的表面粗糙度略增加。10％（原子比）摻Cu SnS薄膜出現(xiàn)了對應(yīng)于Cu2SnS3的(131)晶面的衍射峰。Cu摻雜濃度在2.5％～7.5％的樣品吸收系數(shù)相較于未摻雜的SnS薄膜有

4、所提高。Cu摻雜明顯提高了SnS薄膜的電導(dǎo)率，摻雜濃度為5％樣品的電導(dǎo)率為169.0uS/cm，在3.5mW/cm2光照條件下光電導(dǎo)率為438.7uS/cm，光暗電導(dǎo)率之比為2.59。
　　在玻璃襯底上制備了In/p-SnS/n-ZnS/ITO異質(zhì)結(jié)器件，利用半導(dǎo)體參數(shù)表征系統(tǒng)進(jìn)行了器件的電學(xué)特性測試。測試結(jié)果表明:器件具有良好的整流特性和較弱的光伏特性，在3.5mW/cm2光照條件下，開路電壓Uoc為0.30V，短路電流密度Js