霧化法制備硫化鎘薄膜及其摻雜特性研究.pdf

1、新材料在未來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著非常重要的作用，它將促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，增強(qiáng)國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力，提高人們的日常生活水平。尤其是光電子信息材料的研究發(fā)展，更是舉足輕重。硫化鎘是一種應(yīng)用廣泛的光電子信息材料，從事該方面的研究工作，將會(huì)促進(jìn)我國光電子技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展，同時(shí)對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有重要意義。 文中詳細(xì)介紹了硫化鎘薄膜材料的制備方法及其原理，并概括了CdS薄膜的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)以二乙基二硫代氨基甲酸鎘(CED)-二

2、甲亞砜混合溶液為前驅(qū)體溶液，使用自制的超聲霧化熱解(USP)系統(tǒng)在玻璃基板上制備得到了CdS及其摻雜薄膜，并利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見光光譜儀(UV-Vis Spectrometer)等測試手段，對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。 研究了各種生長條件，如摻雜物濃度，襯底溫度，沉積時(shí)間和退火等工藝參數(shù)對(duì)CdS薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，霧化汽相沉積CdS薄膜，襯底溫度對(duì)薄膜的c軸擇優(yōu)取向性影

3、響較大，隨著襯底溫度的升高，薄膜c軸取向度增強(qiáng)；當(dāng)襯底溫度過高時(shí)，薄膜的c軸擇優(yōu)取向性減弱，結(jié)晶性變差。因此，適宜的襯底溫度是超聲霧化熱解技術(shù)獲得c軸取向高度一致的CdS薄膜的重要因素。在摻雜鎂的薄膜樣品中，當(dāng)摻雜濃度從0到50at％增長時(shí)，薄膜的C軸擇優(yōu)取向性先增強(qiáng)后減弱，當(dāng)摻雜濃度為10at％時(shí)，薄膜的C軸擇優(yōu)取向性最強(qiáng)。觀察摻雜樣品薄膜的XRD發(fā)現(xiàn)，生成的薄膜均為多晶，六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)。隨著襯底溫度的升高，摻雜薄膜的C軸擇優(yōu)取向性增

4、強(qiáng)，衍射峰半高寬逐漸下降，通過謝樂公式計(jì)算發(fā)現(xiàn)，晶粒尺寸增大。在共摻雜薄膜樣品中，隨著錳原子所占比例的增加，薄膜紫外透射光譜的吸收截止邊帶向高波長方向漂移；當(dāng)錳原子所占比例進(jìn)一步增大(Mg:Mn=1:5)時(shí)，發(fā)現(xiàn)透射光譜的吸收截止邊帶向低波長方向漂移。未摻雜時(shí)薄膜導(dǎo)電類型為n型；當(dāng)摻雜濃度為10at％時(shí)，導(dǎo)電類型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型；進(jìn)一步增大摻雜量，為30at％時(shí)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電類型轉(zhuǎn)變?yōu)閚型；當(dāng)摻雜量達(dá)到50at％時(shí)，導(dǎo)電類型又轉(zhuǎn)變?yōu)閜型。在摻雜樣