【正文】 ................................................................................................. 7 太陽(yáng)能電池 ......................................................................................................... 8 2 GeSbSe 薄膜制備方法 ............................................................................................................ 1 薄膜制備的常見(jiàn)方法 .................................................................................................. 1 磁控濺射法（ RF） ............................................................................................. 1 化學(xué)氣相沉積法（ CVD） ................................................................................... 2 溶膠凝膠法（ SolGel） ....................................................................................... 2 脈沖激光沉積法（ PLD） .................................................................................... 2 熱蒸發(fā)法（ TE） ................................................................................................. 3 各種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較 ................................................................................ 4 熱蒸發(fā)步驟 ................................................................................................................ 5 靶材的制備：硫系玻璃的制備 ............................................................................. 5 薄膜制備 ............................................................................................................ 6 3 GeSbSe 薄膜性能測(cè)試、分析 ................................................................................................. 8 組分分析 ................................................................................................................... 8 結(jié)構(gòu)分析 ................................................................................................................... 8 透過(guò)率 ....................................................................................................................... 9 折射率 ..................................................................................................................... 10 薄膜厚度和表面粗糙度 .............................................................................................11 4 總結(jié) ...................................................................................................................................... 12 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................... 13 致謝 ............................................................................................................................................. 14 附錄 ............................................................................................................................................. 15 寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 硫系薄膜簡(jiǎn)介 硫系玻璃由元素周期表中第Ⅵ A 族元素硫、硒、碲或其與金屬結(jié)合形成的玻璃態(tài)材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注 和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和 集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 并對(duì) 所得薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能測(cè)試包括 ： 薄膜的透過(guò)光譜 （分光光度計(jì)） ，薄膜組分（ xps），薄膜結(jié)構(gòu)（拉曼光譜） 和薄膜厚度 （臺(tái)階儀） 等參數(shù)。吸收和發(fā)射光譜向短波方向移動(dòng)。薄膜材料接近微光粒子尺度，容易形成細(xì)晶、非晶狀態(tài)使之具有一些塊體材料所不具備的性能。光電信號(hào)轉(zhuǎn)換 能力的滯后和電子線路速度的限制，成了制約信息傳輸容量的瓶頸。各種新型光電薄膜器件與薄膜技術(shù)正在相輔相成地不斷開(kāi)拓中，光電薄膜器件的產(chǎn)品也以 %的年增長(zhǎng)率發(fā)展著 [4]。 一般是 FOM越大越好。 1961 年，美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)的夫朗肯（ Franken）等人 [3]利用寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 紅寶石激光器首次進(jìn)行了二次諧波產(chǎn)生的非線性光學(xué)實(shí)驗(yàn)，繼后， 布盧姆伯根 （ Bloembergen） 等人[5]在 1962 年對(duì)光學(xué)混頻進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的理論工作。 結(jié)構(gòu)改變當(dāng)然也會(huì)引發(fā)生一系列的光學(xué)現(xiàn)象，如光致漂白、光致暗化、光致結(jié)晶等。 基于熱蒸發(fā)方法的硫系薄膜制備與光學(xué)性能研究 4 對(duì)于硫系非晶薄膜中可逆的光致暗化效應(yīng)的產(chǎn)生原因，人們做了大量的探索。該實(shí)驗(yàn)利用 X射線衍射（ XRD）技術(shù)分別測(cè)試了在不同光強(qiáng)、不同照射時(shí)間以及不同溫度情況下的薄膜的吸收光譜。 這種光學(xué)轉(zhuǎn)換 行為自從 記錄型的電學(xué)轉(zhuǎn)換行為是相似的。光學(xué)帶隙是能量帶隙的一種表現(xiàn)形式，與基質(zhì)中導(dǎo)帶到禁帶的電子躍遷有直接聯(lián)系。容易看出，隨著 Sb含量的增多，薄膜的光學(xué)帶隙逐漸減小。 寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 由于光在介質(zhì)中傳輸特性，全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化器的主要缺點(diǎn)是不易于集成。 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器就是 將非匹配波長(zhǎng)上的光信號(hào)轉(zhuǎn)到符合要求的波長(zhǎng)上。隨著硫系非晶材料的研究波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器就是 將非匹配波長(zhǎng)上的光信號(hào)轉(zhuǎn)到符合要求的波長(zhǎng)上。硫系非晶薄膜的高折射率，增大了光波導(dǎo)的彎曲程度，便于器件的集成。目前，中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)界正密切合作，積極進(jìn)行薄膜太陽(yáng)電池的中試或產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與設(shè)備的攻關(guān)。2020年，四川大學(xué)太陽(yáng)能組研制出了面積為 0． 52 c： rfl2的碲化鎘太陽(yáng)電池，轉(zhuǎn)換 效率達(dá) 11． 6％ 。每一種物質(zhì) 的濺射閥值與入射離子的種類關(guān)系不大、但是與被濺射物質(zhì)的升華熱有一定的比例關(guān)系。 顧名思義， CVD 利用的是氣態(tài)的先驅(qū)反應(yīng)物，通過(guò)原子、分子間化學(xué)反應(yīng)的途徑生成固態(tài)薄膜的技術(shù)。 — 400176。 真空制膜系統(tǒng)包括真空室 、真空泵 、靶及基體等 ,這是 裝置的實(shí)寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 質(zhì) 部分 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用來(lái)控制各工藝參數(shù) ,從而提高薄膜質(zhì)量 ,包括基體溫度 、真空室氣流量 、真空度 、激光能量密度等的控制其 PLD 裝置的原理如圖 23 所示 。單位源物質(zhì)表面的物質(zhì)的凈蒸發(fā)速率應(yīng)為 ∶ M R TppN heA??2)( ??? (1) α 為 01之間的系數(shù)； pe和 ph分別是該物質(zhì)的平衡蒸汽壓和實(shí)際分壓 。 將被蒸發(fā)的玻璃塊體用電阻或電子束加熱使之成為氣相，再沉積到基片上。利用熱蒸發(fā)制的薄膜材料純度高， 沉積速率比較快， 最快 可達(dá) ～ 1μm/s。 由于雜質(zhì)，特別是氫化物、水和氧化物的存在很可能破壞所制備玻璃的傳輸窗口，所以石英 管的處理尤為重要。連續(xù)慢慢操作玻璃管的 2個(gè)接口，打開(kāi)再關(guān)閉 (大約 5次 )，最后先各打開(kāi)一半，再全部打開(kāi)。因此，在各組分的沸點(diǎn)溫度范圍內(nèi)及各種化合物的形成溫度區(qū)附近要注意充分保溫，保持熔爐處于搖擺狀態(tài)，使熔融態(tài)的配合料之間充分反應(yīng)，減小管內(nèi)蒸氣壓。 熔制時(shí)間到之前，先設(shè)定好退火爐的溫度，并升溫到指定溫度。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的條件，先用酒精紗布擦去大的異物顆粒再用無(wú)水酒精進(jìn)行多次超聲波清洗。 （ 5） 蒸發(fā)鍍膜： 打開(kāi)蒸發(fā)擋板，打開(kāi)膜厚測(cè)試儀，利用計(jì)算機(jī)打開(kāi)熱蒸發(fā)基片自轉(zhuǎn)。 表 31 薄膜和靶材的 XPS 測(cè)試結(jié)果 Ge（ %） Sb（ %） Se（ %） 靶材 薄膜 結(jié)構(gòu)分析 對(duì)相同 GeSbSe塊狀靶材玻璃利用熱蒸發(fā)法 制備的 三份 薄膜分別作如下處理 ：不退火，在 200℃下退火和在 285℃下退火，對(duì)它們進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖 41 所示 圖 31 三種退火處理后薄膜及靶材玻璃拉曼光譜測(cè)試結(jié)果 從圖中可以看出 Ge20 基質(zhì)玻璃和不同退火溫度下的薄膜拉曼光譜形狀大致相近，并且 200℃退火的薄膜結(jié)構(gòu)最接近基質(zhì)玻璃 ， 說(shuō)明熱蒸發(fā)法所得薄膜組分與靶材組分相差不大 。 180 處的肩峰由 Ge2Se6/2 結(jié)構(gòu)單元中的 GeGe 鍵引起， 200退火是明顯減弱， 285 退火處理后有又加強(qiáng)。由表中所得的六組厚度值可求出薄膜的平均厚度為2390nm，與使用臺(tái)階儀測(cè)試所得的薄膜厚度 2389nm 非常接近，說(shuō)明這種擬合計(jì)算膜厚的方法是可行的。因此可以得出熱蒸發(fā)方法與磁控濺射方法相比，制得薄膜的表面粗糙度相似，但熱蒸發(fā)法的鍍膜速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁控濺射法 ，這與表 21中的結(jié)論相符。玻璃與搪瓷， 2020,01:1618. [14] Yeno H J, Mohanty B C, Yong S C 2020 Solar Energy [M].84 2213 [15] 趙彥釗，殷海榮 編 .玻璃工藝 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020:137147. 基于熱蒸發(fā)方法的硫系薄膜制備與光學(xué)性能研究 14 致謝 XXXXXX（宋體，五號(hào)字） 寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 附錄 XXXXXXX XXXXXX（宋體，五號(hào)字） 。 薄膜厚度和表面粗糙度 在臺(tái)階儀下對(duì)熱蒸發(fā) 和磁控濺射兩種 方法制備的 GeSbSe 薄膜厚度以及表面形貌進(jìn)行測(cè)試，如圖 41 和圖 42 所示。 32 薄膜樣品的透過(guò)率 通過(guò)擬合計(jì)算可以得到薄膜的折射率，還可以根據(jù)下式求出薄膜的厚度為： 基于熱蒸發(fā)方法的硫系薄膜制備與光學(xué)性能研究 10 121 1 2 22( )d nn????? ?