CuInS2和CuIn1-xGaxS2光電材料的制備及其能帶計算.pdf

1、能源危機(jī)的出現(xiàn)迫使人們?nèi)で笮碌哪茉?，太陽能因具有取之不盡、環(huán)保無污染等優(yōu)點而進(jìn)入人們的視線。CuInS2是直接帶隙半導(dǎo)體，帶隙寬度為1.50eV，可以與太陽光譜較好的匹配，且其吸收系數(shù)大，轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好。在CuInS2中摻雜Ga元素制成CuIn1-xGaxS2，可以調(diào)節(jié)其帶隙寬度，使其更高效地吸收太陽光，并且作為太陽能電池的吸收層材料，無毒、成本低，具有非常好的應(yīng)用前景。
　　本文采用VASP軟件，計算了PBE贗勢下Cub

2、S2和Cuh1-xGaxS2的能帶帶隙。采用旋涂-化學(xué)共還原法制備出CuInS2和CuIn1-xGaxS2薄膜，并通過X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和UV紫外可見分光光度計進(jìn)行表征與能帶帶隙估算，研究了不同的原料和處理工藝對其形貌和性能的影響。本論文內(nèi)容如下:
　　(1)采用VASP軟件，在PBE贗勢下計算CuInS2和摻Ga濃度為1/4、1/2、3/4和1.0的CuM-xGaxS2的能帶帶隙。

3、通過收斂測試和晶格優(yōu)化確定平面波切斷能(ENCUT)、K空間網(wǎng)格(K-mesh)以及晶格常數(shù)，研究了摻Ga濃度對晶胞體積和能帶帶隙的影響。結(jié)果表明CuIn1-x GaxS2晶胞的體積和能帶帶隙只與Ga原子含量有關(guān)，而與Ga原子的摻雜位置無關(guān)，隨摻Ga濃度增大，CuInxGa1-xS2晶胞體積逐漸減小，能帶帶隙逐漸增大。
　　(2)以硝酸鹽為原料，采用旋涂-化學(xué)共還原法制備CuInS2薄膜。研究了保溫時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)次數(shù)、硫源以

4、及溶劑種類對CuInS2薄膜制備的影響。結(jié)果表明在實驗范圍內(nèi)，延長保溫時間、升高反應(yīng)溫度及增加反應(yīng)次數(shù)都利于產(chǎn)物結(jié)晶，但保溫時間在超過20h后結(jié)晶變化很小;以不同硫源制備CuInS2薄膜，硫脲作為硫源時產(chǎn)物衍射峰最好，在(112)晶面擇優(yōu)生長，結(jié)晶度最好，是最合適的硫源;選用不同溶劑制備CuInS2薄膜，無水乙醇為溶劑時產(chǎn)物衍射峰和結(jié)晶度明顯好于乙醇胺和乙二胺，是最合適的溶劑。
　　(3)以硝酸鹽為原料，采用旋涂-化學(xué)共還原法制備