半導體氧化鐵薄膜的制備、表征及光伏特性研究.pdf

1、氧化鐵薄膜是一種具有較大應用前景的多功能金屬氧化物材料，具有性能穩(wěn)定、無污染而且資源豐富等優(yōu)點。氧化鐵可以用于光催化電解水來制備氫，可以作為有機電解溶液電池中的電極，可以作為氣敏傳感器，還可應用在磁記錄器件等領域。由于氧化鐵薄膜的禁帶寬度與太陽光譜的峰值波長接近(約2.0eV)，因此氧化鐵還有可能在光伏轉換以及太陽能電池中得到應用。但是，目前國內外對于氧化鐵薄膜已經在光電領域的應用目前研究不多，因此，對氧化鐵薄膜的制備工藝研究及其光學性

2、能，電學性能的研究對于探索新型太陽能電池材料有重要意義。
　　 本文系統(tǒng)地概述了目前太陽能電池的發(fā)展前景及對太陽能電池材料的要求，總結了氧化鐵薄膜的制備方法及其優(yōu)缺點，并利用激光脈沖沉積法(PLD法)和金屬鐵靶沉積了氧化鐵薄膜，研究了薄膜的成份、晶體結構、光學性能、電學性能和表面形貌等，并在此基礎上制備出了基于氧化鐵的太陽能電池結構。具體如下：
　　 (1)采用激光脈沖沉積法(PLD法)和金屬鐵靶材在普通玻璃襯底上制備了

3、氧化鐵薄膜，并利用X射線衍射儀和X光電子能譜儀分析了其化學組成，確定為三氧化二鐵薄膜。
　　 (2)研究了襯底溫度、氧氣流量、沉積時間、襯底材料對薄膜結晶性能的影響，發(fā)現(xiàn)襯底溫度是影響薄膜結晶質量的最主要原因。
　　 (3)研究了襯底溫度、氧氣流量、沉積時間、襯底材料對薄膜光學性能的影響。得到Fe2O3薄膜直接禁帶寬度大約在1.73eV～2.0eV之間，間接禁帶寬度大約在1.47eV～1.52eV之間。
　　 (

4、4)研究了襯底溫度、氧氣流量、沉積時間、襯底材料對薄膜電學性能的影響。得到最佳未摻雜Fe2O3薄膜的最低電導率約為13.28Ωcm，F(xiàn)e2O3薄膜擊穿電壓為6.6V。
　　 (5)研究了襯底溫度、襯底材料對薄膜表面形貌與結構的影響，得出襯底溫度低時生長的薄膜晶粒較小，但表面較為平整；襯底溫度高時薄膜晶粒較大，但表面粗糙，起伏較大。同時襯底材料平整度對薄膜有一定影響，在單晶硅襯底上沉積的薄膜表面最平整，石英次之，玻璃襯底沉積的薄膜