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不同衬底和CdCl2退火对磁控溅射CdS薄膜性能的影响

张传军 邬云骅 曹鸿 高艳卿 赵守仁 王善力 褚君浩

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不同衬底和CdCl2退火对磁控溅射CdS薄膜性能的影响

张传军, 邬云骅, 曹鸿, 高艳卿, 赵守仁, 王善力, 褚君浩

Effects of different substrates and CdCl2 treatment on the properties of CdS thin films deposited by magnetron sputtering

Zhang Chuan-Jun, Wu Yun-Hua, Cao Hong, Gao Yan-Qing, Zhao Shou-Ren, Wang Shan-Li, Chu Jun-Hao
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  • 在科宁7059玻璃, FTO, ITO, AZO四种衬底上磁控溅射CdS薄膜, 并在CdCl2+干燥空气380 ℃退火, 分别研究了不同衬底和退火工艺对CdS薄膜形貌、结构和光学性能的影响. 扫描电子显微镜形貌表明: 不同衬底原位溅射CdS薄膜的形貌不同, 退火后相应CdS薄膜的晶粒度和表面粗糙度明显增大. XRD衍射图谱表明: 不同衬底原位溅射和退火CdS薄膜均为六角相和立方相的混相结构, 退火前后科宁7059玻璃, FTO, AZO衬底上CdS薄膜有 H(002)/C(111) 最强衍射峰, ITO衬底原位溅射CdS薄膜没有明显的最强衍射峰, 退火后出现 H(002)/(111) 最强衍射峰. 紫外-可见分光光度计分析表明: AZO, FTO, ITO, 科宁7059玻璃衬底CdS薄膜的可见光平均透过率依次减小, 退火后相应衬底CdS薄膜的可见光平均透过率增大, 光学吸收系数降低; 退火显著增大了不同衬底CdS薄膜的光学带隙. 分析得出: 上述结果是由于不同衬底类型和退火工艺对CdS多晶薄膜的形貌、结构和带尾态掺杂浓度改变的结果.
    CdS films were deposited on corning 9059 glass, FTO, ITO and AZO substrates by r.f. magnetron sputtering, and annealed at 380 ℃ in CdCl2+ dry air. Effects of different types of substrate and thermal annealing on the morphology, structure and optical properties were investigated. Field emission scanning electron microscope shows: the morphology of as-deposited and annealed CdS thin films on different substrates is different, grain size and surface roughness increase significantly with annealing. XRD diffraction patterns show: the structure of as-deposited and annealed CdS thin films on different substrates are mixed phase structure of hexagonal and cubic phases, there is a preferential orientation of the crystallits with the hexagonal (002) and cubic (111) peak for as-deposited and annealed CdS films on corning 9059 glass, FTO, and AZO substrates, for as-deposited CdS film on ITO substrate there is no preferentially oriented diffraction peaks, but has highly oriented with hexagonal (002) or cubic (111) peak after annealing; UV-Vis spectrophotometer spectrum analysis shows: the average transmittance in visible spectrum of CdS thin films deposited on AZO, FTO, ITO and Corning 7059 glass substrates in turn decreases, annealing increases the corresponding substrate of CdS films in visible light transmittance, reduces the optical absorption coefficient; annealing significantly increases the band gap of CdS films on different substrates. Analysis reveals that the performance comes from the result of different types of substrate and annealing process for morphology and structure of CdS thin films, and the band tail states changes, due to variation of doping concentration.
    • 基金项目: 中国科学院知识创新工程重要方向项目 (批准号: KGCX2-YW-384) 和上海市2012年度"科技创新行动计划"节能减排领域项目 (批准号: 12dz1201000) 资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Main Direction Program of Knowledge Innovation of Chinese Academy of Sciences (Grant No. KGCX2-YW-384), and 2012 Annual Energy-Saving and Emission Reduction Projects "Scientific and Technological Innovation Plan of Action" of Shanghai, China (Grant No. 12dz1201000).
    [1]

    Jackson P, Hariskos D, Lotter E, Paetel S, Wuerz R, Menner R, Wischmann W, Powalla M 2011 Prog. Photovolt: Res. Appl. 19 894

    [2]

    Todorov T K, Tang J, Bag S, Gunawan O, Gokmen T, Zhu Y, Mitzi D B 2013 Adv. Energy Mater. 3 34

    [3]

    Cai Y P, Li W, Feng L H, Li B, Gai W, Lei Z, Zhang J Q, Wu L L, Zheng J G 2009 Acta Phys. Sin. 58 0438 (in Chinese) [蔡亚平, 李卫, 冯良桓, 黎兵, 蔡伟, 雷智, 张静全, 武莉莉, 郑家贵 2009 物理学报 58 0438]

    [4]

    Xia G P, Feng L H, Cai Y P, Li B, Zhang J Q, Zheng J G, Lu T C 2009 Acta Phys. Sin. 58 6465 (in Chinese) [夏庚培, 冯良桓, 蔡亚平, 黎兵, 张静全, 郑家贵, 卢铁城 2009 物理学报 58 6465]

    [5]

    Vasko A C 2009 proceedings of the 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference Philadelphia, Pennsylvania USA, June 7-12, 2009 p001552

    [6]

    Hernandez-Contreras H, Contreras-Puente G, Aguilar-Hernandez J, Morales-Acevedo A, Vidal-Larramendi J, Vigil-Galan O 2002 Thin Solid Films 403-404 148

    [7]

    Xie D T, Zhao K, Wang L F, Zhu F, Quan S W, Meng T J, Zhang B C, Chen J E 2002 Acta Phys. Sin. 51 1377 (in Chinese) [谢大弢, 赵夔, 王莉芳, 朱风, 全胜文, 孟铁军, 张保澄, 陈佳洱 2002 物理学报 51 1377]

    [8]

    Lee J H, Lee D J 2007 Thin Solid Films 515 6055

    [9]

    Lee J H 2011 Current Applied Physics 11 s103

    [10]

    Moon B S, Lee J H, Jung H 2006 Thin Solid Films 511-512 299

    [11]

    Treharne R E, Seymour-Pierce A, Durose K, Hutchings K, Roncallo S, Lane D 2011 J. Phys.: Conf. Ser. 286 012038

    [12]

    Gupta A, Compaan A D 2004 Appl. Phys. Lett. 85 684

    [13]

    Hao X T, Ma J, Xu X G, Yang Y G, Zhang D H, Yang T L, Ma H L 2002 Acta Phys. Sin. 51 0351 (in Chinese) [郝晓涛, 马瑾, 徐现刚, 杨莺歌, 张德恒, 杨田林, 马洪磊 2002 物理学报 51 0351]

    [14]

    Yang Z W, Han S H, Yang T L, Zhao J Q, Ma J, Ma H L, Cheng C F 2000 Acta Phys. Sin. 49 1196 (in Chinese) [杨志伟, 韩圣浩, 杨田林, 赵俊卿, 马瑾, 马洪磊, 程传福 2000 物理学报 49 1196]

    [15]

    Chen Z Q, Liu M H, Liu Y P, Chen W, Luo Z Q, Hu X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 4260 (in Chinese) [陈兆权, 刘明海, 刘玉萍, 陈伟, 罗志清, 胡希伟 2009 物理学报 58 4260]

    [16]

    Wang S 1989 Fundamentals of Semiconductor Theory and Device Physics (New York: Prentice-Hall) p222

    [17]

    Pankove J I 1971 Optical Process in Semiconductors, Solid State Physical Electronice (NJ: Prentice-Hall) p422

  • [1]

    Jackson P, Hariskos D, Lotter E, Paetel S, Wuerz R, Menner R, Wischmann W, Powalla M 2011 Prog. Photovolt: Res. Appl. 19 894

    [2]

    Todorov T K, Tang J, Bag S, Gunawan O, Gokmen T, Zhu Y, Mitzi D B 2013 Adv. Energy Mater. 3 34

    [3]

    Cai Y P, Li W, Feng L H, Li B, Gai W, Lei Z, Zhang J Q, Wu L L, Zheng J G 2009 Acta Phys. Sin. 58 0438 (in Chinese) [蔡亚平, 李卫, 冯良桓, 黎兵, 蔡伟, 雷智, 张静全, 武莉莉, 郑家贵 2009 物理学报 58 0438]

    [4]

    Xia G P, Feng L H, Cai Y P, Li B, Zhang J Q, Zheng J G, Lu T C 2009 Acta Phys. Sin. 58 6465 (in Chinese) [夏庚培, 冯良桓, 蔡亚平, 黎兵, 张静全, 郑家贵, 卢铁城 2009 物理学报 58 6465]

    [5]

    Vasko A C 2009 proceedings of the 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference Philadelphia, Pennsylvania USA, June 7-12, 2009 p001552

    [6]

    Hernandez-Contreras H, Contreras-Puente G, Aguilar-Hernandez J, Morales-Acevedo A, Vidal-Larramendi J, Vigil-Galan O 2002 Thin Solid Films 403-404 148

    [7]

    Xie D T, Zhao K, Wang L F, Zhu F, Quan S W, Meng T J, Zhang B C, Chen J E 2002 Acta Phys. Sin. 51 1377 (in Chinese) [谢大弢, 赵夔, 王莉芳, 朱风, 全胜文, 孟铁军, 张保澄, 陈佳洱 2002 物理学报 51 1377]

    [8]

    Lee J H, Lee D J 2007 Thin Solid Films 515 6055

    [9]

    Lee J H 2011 Current Applied Physics 11 s103

    [10]

    Moon B S, Lee J H, Jung H 2006 Thin Solid Films 511-512 299

    [11]

    Treharne R E, Seymour-Pierce A, Durose K, Hutchings K, Roncallo S, Lane D 2011 J. Phys.: Conf. Ser. 286 012038

    [12]

    Gupta A, Compaan A D 2004 Appl. Phys. Lett. 85 684

    [13]

    Hao X T, Ma J, Xu X G, Yang Y G, Zhang D H, Yang T L, Ma H L 2002 Acta Phys. Sin. 51 0351 (in Chinese) [郝晓涛, 马瑾, 徐现刚, 杨莺歌, 张德恒, 杨田林, 马洪磊 2002 物理学报 51 0351]

    [14]

    Yang Z W, Han S H, Yang T L, Zhao J Q, Ma J, Ma H L, Cheng C F 2000 Acta Phys. Sin. 49 1196 (in Chinese) [杨志伟, 韩圣浩, 杨田林, 赵俊卿, 马瑾, 马洪磊, 程传福 2000 物理学报 49 1196]

    [15]

    Chen Z Q, Liu M H, Liu Y P, Chen W, Luo Z Q, Hu X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 4260 (in Chinese) [陈兆权, 刘明海, 刘玉萍, 陈伟, 罗志清, 胡希伟 2009 物理学报 58 4260]

    [16]

    Wang S 1989 Fundamentals of Semiconductor Theory and Device Physics (New York: Prentice-Hall) p222

    [17]

    Pankove J I 1971 Optical Process in Semiconductors, Solid State Physical Electronice (NJ: Prentice-Hall) p422

  • [1] 党新志, 张仁刚, 张鹏, 于润升, 况鹏, 曹兴忠, 王宝义. 不同硫压退火对溅射沉积ZnS薄膜性能的影响. 物理学报, 2023, 72(3): 034207. doi: 10.7498/aps.72.20221737
    [2] 赵其琛, 郝瑞亭, 刘思佳, 刘欣星, 常发冉, 杨敏, 陆熠磊, 王书荣. 单靶溅射制备铜锌锡硫薄膜及原位退火研究. 物理学报, 2017, 66(22): 226801. doi: 10.7498/aps.66.226801
    [3] 陈明, 周细应, 毛秀娟, 邵佳佳, 杨国良. 外加磁场对射频磁控溅射制备铝掺杂氧化锌薄膜影响的研究. 物理学报, 2014, 63(9): 098103. doi: 10.7498/aps.63.098103
    [4] 张鑫鑫, 靳映霞, 叶晓松, 王茺, 杨宇. 高速率沉积磁控溅射技术制备Ge点的退火生长研究. 物理学报, 2014, 63(15): 156802. doi: 10.7498/aps.63.156802
    [5] 马海林, 苏庆. 氧分压对溅射制备氧化镓薄膜结构及光学带隙的影响. 物理学报, 2014, 63(11): 116701. doi: 10.7498/aps.63.116701
    [6] 佟国香, 李毅, 王锋, 黄毅泽, 方宝英, 王晓华, 朱慧群, 梁倩, 严梦, 覃源, 丁杰, 陈少娟, 陈建坤, 郑鸿柱, 袁文瑞. 磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析. 物理学报, 2013, 62(20): 208102. doi: 10.7498/aps.62.208102
    [7] 江强, 毛秀娟, 周细应, 苌文龙, 邵佳佳, 陈明. 外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响. 物理学报, 2013, 62(11): 118103. doi: 10.7498/aps.62.118103
    [8] 杨铎, 钟宁, 尚海龙, 孙士阳, 李戈扬. 磁控溅射(Ti, N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能. 物理学报, 2013, 62(3): 036801. doi: 10.7498/aps.62.036801
    [9] 苏元军, 徐军, 朱明, 范鹏辉, 董闯. 利用等离子体辅助脉冲磁控溅射实现多晶硅薄膜的低温沉积. 物理学报, 2012, 61(2): 028104. doi: 10.7498/aps.61.028104
    [10] 罗晓东, 狄国庆. 溅射制备Ge,Nb共掺杂窄光学带隙和低电阻率的TiO2薄膜. 物理学报, 2012, 61(20): 206803. doi: 10.7498/aps.61.206803
    [11] 李林娜, 陈新亮, 王斐, 孙建, 张德坤, 耿新华, 赵颖. H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响. 物理学报, 2011, 60(6): 067304. doi: 10.7498/aps.60.067304
    [12] 曹月华, 狄国庆. 磁控溅射制备Y2O3-TiO2薄膜形貌的研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037702. doi: 10.7498/aps.60.037702
    [13] 丁万昱, 徐军, 陆文琪, 邓新绿, 董闯. 微波ECR磁控溅射制备SiNx薄膜的XPS结构研究. 物理学报, 2009, 58(6): 4109-4116. doi: 10.7498/aps.58.4109
    [14] 贾璐, 谢二庆, 潘孝军, 张振兴. 溅射制备非晶氮化镓薄膜的光学性能. 物理学报, 2009, 58(5): 3377-3382. doi: 10.7498/aps.58.3377
    [15] 刘 峰, 孟月东, 任兆杏, 舒兴胜. 感应耦合等离子体增强射频磁控溅射沉积ZrN薄膜及其性能研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1796-1801. doi: 10.7498/aps.57.1796
    [16] 张 辉, 刘应书, 刘文海, 王宝义, 魏 龙. 基片温度与氧分压对磁控溅射制备氧化钒薄膜的影响. 物理学报, 2007, 56(12): 7255-7261. doi: 10.7498/aps.56.7255
    [17] 刘志文, 谷建峰, 孙成伟, 张庆瑜. 磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究. 物理学报, 2006, 55(4): 1965-1973. doi: 10.7498/aps.55.1965
    [18] 丁万昱, 徐 军, 李艳琴, 朴 勇, 高 鹏, 邓新绿, 董 闯. 微波ECR等离子体增强磁控溅射制备SiNx薄膜及其性能分析. 物理学报, 2006, 55(3): 1363-1368. doi: 10.7498/aps.55.1363
    [19] 周小莉, 杜丕一. 磁控溅射法制备的CaCu3Ti4O12薄膜. 物理学报, 2005, 54(4): 1809-1813. doi: 10.7498/aps.54.1809
    [20] 谢大弢, 赵夔, 王莉芳, 朱凤, 全胜文, 孟铁军, 张保澄, 陈佳洱. 用磁控溅射和真空硒化退火方法制备高质量的铜铟硒多晶薄膜. 物理学报, 2002, 51(6): 1377-1382. doi: 10.7498/aps.51.1377
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-09
  • 修回日期:  2013-04-10
  • 刊出日期:  2013-08-05

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