【正文】 f the CdS. Discuss the different process parameters like the sputtering power, sputtering time, substrate temperature, pressure, the distance of target material and substrate, the influence for CdS film by light through the performance, The crystal structure and surface morphology.The experiment shows that：the Cadmium sulphide thin film’s Optical properties and surface morphology related to the film thickness, crystal structure and grain size. It found that the optical transmittance of cadmium sulfide and the forbidden band width decrease with increase in the film thickness. the thin film surface roughness decrease with increase in the grain.Keywords: Cadmium，sulfide,magnetron，sputtering,crystal，structure,surface morphology，optical properties目 錄第一章 前 言 1 選題背景 1 研究意義 1 CdS材料簡(jiǎn)介 2 CdS薄膜的制備方法 3 3 3 4 4 CdS的應(yīng)用 5 5 6 7 8第二章 薄膜的制備與表征 9 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器 9 CdS薄膜的制備 9 基片的預(yù)處理 10 磁控濺射材料 10 10 11 CdS薄膜的表征 12 X射線衍射儀（XRD） 12 13（AFM） 14第三章 結(jié)果與討論 15 15 19 23 26 30第四章 結(jié)論 35參考文獻(xiàn) 36致 謝 38聲 明 39VII第一章 前 言煤、石油和天然氣等傳統(tǒng)非再生能源在我們的生活中起到了非常大的作用，但由于這些能源儲(chǔ)量有限，還會(huì)帶來環(huán)境問題，使得人們?cè)絹碓疥P(guān)注新能源的開發(fā)和利用。硫化鎘（CdS）因其具有較深的價(jià)帶能級(jí)和一些特殊的電化學(xué)性能，因此被廣泛應(yīng)用于光催化太陽能電池窗口層材料。 最終提交材料：文獻(xiàn)綜述、文獻(xiàn)翻譯及原文、畢業(yè)論文。 研究意義窗口層材料對(duì)太陽能電池影響是非常大的，它直接影響光電轉(zhuǎn)換效率。自然界中有硫鎘礦，六方晶體，1010m,。蔡亞平、李衛(wèi)等人采用化學(xué)水浴法，沉積了大面積(30cm40cm)CdS多晶薄膜，薄膜厚度均勻、致密，其結(jié)構(gòu)為六方相，光學(xué)能隙～。磁控濺射可以被認(rèn)為是鍍膜技術(shù)中最突出的成就之一。鎘黃幾乎適用于所有樹脂的著色，在塑料中呈半透明性。.其工作原理是通過一定的激勵(lì)方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶（導(dǎo)帶與價(jià)帶）之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)（受主或施主）能級(jí)之間，實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí)，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。（3）取出基片，放入另一燒杯中，加入適量丙酮，放入超聲波清洗機(jī)，清洗810分鐘。 實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)所需的所有工藝參數(shù)如表22所示。本文采用UV350/S型紫外可見光分光光度計(jì)測(cè)量CdS薄膜的吸收率及透射率，并通過透射率計(jì)算了薄膜的光學(xué)帶隙。處H( 002) / C( 111) 的衍射峰位相對(duì)強(qiáng)度較大，表明CdS 薄膜擇優(yōu)取向明顯。從數(shù)據(jù)可知隨著濺射功率的增加，晶粒尺寸不斷增加，其粗糙度也隨之增加。由透過率譜測(cè)量得到的吸收系數(shù)α與光子能量hv的關(guān)系，作出(αhv)2 hv的關(guān)系,外推得光學(xué)能隙。隨濺射時(shí)間的增長(zhǎng)，微孔減少，薄膜更加均勻致密。圖39 不同襯底溫度的CdS薄膜 XRD分析圖310不同襯底溫度的CdS薄膜的XRD圖譜圖310, 不同襯底溫度制得的CdS薄膜的XRD衍射圖譜，磁控濺射法制備的CdS薄膜是混合晶型（立方結(jié)構(gòu)和六方結(jié)構(gòu)兩種）。襯底溫度為200℃、300℃的試樣短波透過率大于100℃試樣，短波區(qū)的透過率隨襯底溫度的升高而升高，這可能是因?yàn)橐r底溫度的增高使濺射到襯底上的CdS部分蒸發(fā)，使膜厚降低，從而增加了短波區(qū)的透過率。當(dāng)然我們也不能排除多晶CdS內(nèi)存在立方晶型的可能，只能說，相對(duì)于立方晶型，CdS可能更傾向于向六方晶型生長(zhǎng)。圖316不同實(shí)驗(yàn)氣壓的 CdS 薄膜的透過率圖譜表34不同實(shí)驗(yàn)氣壓的CdS薄膜的膜厚變量工藝參數(shù)膜厚/nm壓強(qiáng)1pa2pa3pa圖313為不同實(shí)驗(yàn)氣壓的 CdS 薄膜試樣，從圖中可以看出CdS 薄膜顏色不均勻，這可能是因?yàn)闉R射時(shí)電壓、電流不穩(wěn)定造成的。圖320為不同靶材到襯底間距的 CdS 薄膜的光學(xué)透射譜(T)，光譜顯示干涉圖樣在透過率譜帶邊有突然的下落，說明CdS薄膜的結(jié)晶度好。（2） 隨著濺射功率的增加、濺射時(shí)間的增長(zhǎng)、襯底溫度的增高、實(shí)驗(yàn)氣壓的增高、靶材到襯底間距的增加？，CdS薄膜的晶粒尺寸不斷增加，其粗糙度也隨之增加。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。176。(a) (b) (c)圖319(a) (b) (c)、從圖中可以看到CdS薄膜表面有一些明顯的空洞，這可能是由于靶材到襯底間距增大形核不均勻而形成的微孔?？梢? CdS 薄膜符合作為窗口層材料的要求，盡可能吸收短波區(qū)域的光，而長(zhǎng)波區(qū)域的光盡可能透過，被吸收層吸收，這利于提高電池的轉(zhuǎn)換效率。掃描的結(jié)果。圖312為不同襯底溫度的 CdS 薄膜的透過率曲線。這與CdS單晶的禁帶寬度有一些差距，這可能是因?yàn)闉R射功率較低，薄膜厚度較薄所致。 AFM分析(a) (b) (c)圖37 (a)濺射時(shí)間45min試樣，(b)濺射時(shí)間1h試樣，(c)圖37(a) (b) (c)分別給出了濺射時(shí)間為45min、1h、230nm、235nm，、。CdS薄膜的膜厚如上表31所示。(a) (b) (c) (d)圖33（a）濺射功率為20W試樣（b）濺射功率為40W試樣，（c）濺射功率為60W試樣，（d）濺射功率為80W試樣圖33(a)為濺射功率為20W的薄膜的形貌圖，晶粒尺寸約為115nm?？梢钥吹?，濺射功率為20W時(shí)，制備的試樣的XRD圖譜的衍射峰很弱，表明20W的CdS薄膜結(jié)晶不好，這可能是因?yàn)?0W的濺射功率過小，不足以制備具備較好晶體結(jié)構(gòu)的CdS薄膜。80 186。關(guān)真空計(jì)，關(guān)流量計(jì)，關(guān)進(jìn)氣閥，關(guān)氣瓶。 基片的預(yù)處理本文中采用的基片為ITO（氧化銦錫）玻璃，首先用玻璃刀將ITO玻璃切成大小為25mm25mm的樣片。這兩種電池的結(jié)構(gòu)是ITO玻璃基片／nCdS／p—CulnSe2(CdTe)／電極，因此CdS薄膜的質(zhì)量和n型摻雜濃度不僅直接影響吸收層薄膜質(zhì)量的好壞，而且對(duì)電池的轉(zhuǎn)換效率和壽命起著至關(guān)重要的作用[14]。微溶于水，溶于酸，微溶于氨水。分別用XRD及SEM分析了薄膜的結(jié)構(gòu)和表面形貌。本課題采用磁控濺射法制備硫化鎘（CdS），這種薄膜制備方法更適用于大面積均勻薄膜的生長(zhǎng)，制模成本低，工藝簡(jiǎn)單，所制薄膜均勻致密，薄膜與襯底之間有較大的附著力,并且還可以連續(xù)濺射多層薄膜。屬ⅡⅥ族化合物半導(dǎo)體。硫化鎘/碲化鎘薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)。它以濺射率高、基片溫升低、膜基結(jié)合力好、裝置性能穩(wěn)定、操作控制方便等優(yōu)點(diǎn),成為鍍膜工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域(特別是建筑鍍膜玻璃、透明導(dǎo)電膜玻璃、柔性基材卷繞鍍等對(duì)大面積的均勻性有特別苛刻要求的連續(xù)鍍膜場(chǎng)合)的首選方案。通過本課題的研究，培養(yǎng)學(xué)生查找、收集文獻(xiàn)資料的能力，了解如何進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，并學(xué)會(huì)總結(jié)、概括，完成文獻(xiàn)綜述的撰寫。硫化鎘（CdS）作為一種n型半導(dǎo)體材料，非常適合作為異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池的窗口材料[1]。有晶體和無定形物。（CBD法）1884 年,有人首次采用化學(xué)水浴法制備了PbS薄膜,后來發(fā)展為硫化鎘等多種金屬硫族化合物半導(dǎo)體薄膜的制備方法。研究了不同溫度和不同沉積電壓對(duì)薄膜表面硫與鎘的化學(xué)成分比的影響?？捎糜谥蒲婊?、玻璃釉、瓷釉、發(fā)光材料、顏料。圖12 CdS/CdTe太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖目前,如何尋求新材料、,非晶硅疊層太陽電池中的aSi/aSi/aSiGe三結(jié)疊層太陽電池和pn型的GaInP2/,在研究CdS/CdTe單層太陽電池的基礎(chǔ)上,提出了CdS/,改善Isc、FF。由于ITO玻璃表面容易吸附雜質(zhì)而造成污染，為了使ITO玻璃表面和CdS薄膜之間結(jié)合的更加牢固且沒有其它雜質(zhì)，我們需要在制備前，對(duì)基片進(jìn)行清洗。（5）關(guān)閉高閥，停分子泵，待分子泵轉(zhuǎn)數(shù)為零后，打開放氣閥，待放氣完畢，關(guān)閉放氣閥，升上蓋，取出樣品，降上蓋。圖22 X射線衍射儀（對(duì)應(yīng)的波數(shù)為5000012500cm1），測(cè)量光譜可以進(jìn)行定性分析及定量計(jì)算。下面只分析濺射功率為40W、60W、80W的CdS薄膜的XＲD數(shù)據(jù)。圖33(b)給出了濺射功率為40W的薄膜的形貌圖，晶粒尺寸約為125nm。薄膜的吸收系數(shù)(α)由下列公式確定。從數(shù)據(jù)可知隨著濺射時(shí)間的增長(zhǎng)，晶粒尺寸不斷增加，其粗糙度也隨之增加。從光子收集的角度來看，能隙的增加，有利于天陽能電池轉(zhuǎn)換效率的提高。襯底溫度為100℃的試樣圖譜顯示干涉圖樣在透過率譜帶邊有突然的下落，說明CdS薄膜的結(jié)晶度好?？梢钥吹絏RD圖呈現(xiàn)出清晰尖銳的多晶衍射峰，表明薄膜的結(jié)晶性較好。實(shí)驗(yàn)氣壓為2pa、3pa的試樣短波區(qū)透過率大于1pa的試樣，說明短波透過率隨實(shí)驗(yàn)氣壓的升高而升高，這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)氣壓的增大使濺射到襯底上的CdS減少（這主要是因?yàn)闅鍤饬吭龆嘁种屏薃r+的生成），使膜厚降低，從而增加了短波區(qū)的透過率。這會(huì)形成微小的漏電通道而降低電池的旁路電阻，影響電池的性能。處C(111)/H(002)的衍射峰位相對(duì)強(qiáng)度較大，表明CdS薄膜擇優(yōu)取向明顯。 簽 名： 日 期：