ITO襯底生長(zhǎng)GaSb多晶薄膜熱光伏材料的性能研究.pdf

1、熱光伏(TPV)技術(shù)作為一種將熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)從一開始發(fā)現(xiàn)就引起人們的廣泛關(guān)注，隨著大量的Ⅲ-Ⅴ族材料被應(yīng)用到TPV電池中，熱光伏的許多優(yōu)點(diǎn)開始漸漸顯現(xiàn)，GaSb作為TPV材料也很快成為人們熱衷的研究對(duì)象。本論文也選取GaSb材料作為研究對(duì)象，并采用物理氣相沉積(PVD)方法在ITO襯底上生長(zhǎng)GaSb多晶薄膜，并對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、電學(xué)、光學(xué)等性能進(jìn)行了分析。主要內(nèi)容概況以下幾點(diǎn)。
　　 1.利用XRD對(duì)薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)特性的研究

2、r>　　 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合理控制生長(zhǎng)條件可以生長(zhǎng)出具有(220)擇優(yōu)的GaSb多晶薄膜，并且襯底溫度，薄膜厚度等對(duì)薄膜晶粒尺寸或表面形貌有重要影響。通過控制生長(zhǎng)工藝制作出厚度為2030nm，Hall遷移率為7.71cm2/V·S，載流子濃度為8.5×1017/cm3，并且具有(220)擇優(yōu)的GaSb多晶薄膜。
　　 2.通過Hall測(cè)試對(duì)薄膜進(jìn)行電學(xué)性能的研究。
　　 襯底溫度，薄膜厚度，Ga、Sb源的溫度等都可以影響

3、薄膜的電學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，升高襯底溫度或增加薄膜厚度都可以改善薄膜結(jié)晶質(zhì)量進(jìn)而提高薄膜的遷移率等電學(xué)特性，同時(shí)由于薄膜本征受主缺陷減少而導(dǎo)致載流子濃度相應(yīng)減小。在ITO玻璃襯底溫度為520℃時(shí)，可以生長(zhǎng)出載流子濃度為1.18×1018/cm3，遷移率為61 cm2/V·S的多晶薄膜。
　　 3.通過吸收系數(shù)來表征薄膜的光學(xué)性能
　　 實(shí)驗(yàn)所制備GaSb多晶薄膜的平均反射率只有20％左右，具有較低的反射特性，同時(shí)薄膜吸收系

4、數(shù)曲線表明對(duì)于能量大于0.8eV的所有光子，薄膜的吸收系數(shù)數(shù)值均在104-105cm-1之間，表現(xiàn)出薄膜良好光子吸收特性。
　　 4.研究了緩沖層及退火對(duì)薄膜性能的改善作用
　　 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，具有緩沖層的薄膜其主要衍射峰(111)具有更小的半高寬(FWHM)，和較大晶粒尺寸，緩沖層有利于薄膜結(jié)晶質(zhì)量改善并提高載流子的濃度。合適的退火溫度（例如500℃）可以明顯改善薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，提高薄膜的晶化程度，消除了薄膜的殘余應(yīng)力，但