采用電子束蒸鍍預(yù)制層,再對(duì)預(yù)制層進(jìn)行硒化的兩步法工藝,通過(guò)調(diào)節(jié)硒化溫度和退火時(shí)間,在玻璃基底上成功制備了SnSe薄膜。利用X射線衍射、拉曼光譜、掃描電子顯微鏡、紫外可見近紅外分光光度計(jì)等研究了SnSe薄膜的物相、微觀形貌和光學(xué)性能。結(jié)果表明,在450℃下硒化退火60min可制備出純相的多晶SnSe薄膜,其帶隙為0.93eV。在功率為200mW/cm2的980nm激光照射下,對(duì)SnSe薄膜進(jìn)行了光電響應(yīng)特性測(cè)試,通過(guò)曲線模擬得出所制薄膜的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為62和80ms。 

【文章來(lái)源】：半導(dǎo)體光電. 2020年03期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

硒化退火系統(tǒng)示意圖

圖2為不同條件下制備的樣品薄膜的XRD圖譜。從圖中可以看出，在350℃條件下，經(jīng)30min退火后的薄膜有較強(qiáng)的Sn(JCPDS:04-0673）衍射峰，且硒化結(jié)束后在石英管硒源處有大量Se粉剩余，原因是反應(yīng)溫度較低，在該系統(tǒng)中Se粉沒(méi)有完全氣化，在石英管中不能產(chǎn)生足夠的Se蒸氣與預(yù)制層Sn發(fā)生反應(yīng)；保持退火時(shí)間不變，升高溫度至400℃時(shí)，預(yù)制層Sn的衍射峰明顯減弱但沒(méi)有消失，且在2θ=31.029°處出現(xiàn)SnSe(400）的衍射峰，在2θ=14.364°處出現(xiàn)SnSe2(100）的衍射峰（JCPDS:23-0602），表明在該條件下生成的Se蒸氣可以與Sn反應(yīng)，但是由于反應(yīng)不夠充分，且部分Sn被氧化成Sn4+；繼續(xù)升高硒化溫度至450℃時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)在2θ=31.01°，30.40°處有較強(qiáng)的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)SnSe的（400）和（111）晶面，此外在2θ=14.36°處，SnSe2的衍射峰也有所加強(qiáng)，且在2θ=30.67°處依然存在預(yù)制層Sn的衍射峰，表明在此條件下，Se與Sn能大量反應(yīng)生成SnSe，而由于部分Sn被過(guò)氧化導(dǎo)致Se量不足，使得部分Sn剩余；繼續(xù)升高硒化溫度至500℃，發(fā)現(xiàn)硒化物發(fā)生嚴(yán)重?fù)]發(fā)，不利于薄膜生成，因此我們?cè)?50℃條件下延長(zhǎng)硒化時(shí)間至60min，可以看到此條件下制備的薄膜其他雜峰完全消失，全部為SnSe的衍射峰，且此時(shí)最強(qiáng)衍射峰由原來(lái)的（400）變?yōu)椋?11），薄膜生長(zhǎng)的最優(yōu)取向發(fā)生了轉(zhuǎn)變。為進(jìn)一步了解薄膜的物相狀態(tài)，對(duì)在450℃條件下硒化退火30和60min的兩個(gè)樣品進(jìn)行拉曼散射光譜表征，結(jié)果如圖3所示。可以看到450℃下制備的樣品在70,107,130和151cm-1處均有SnSe振動(dòng)峰[10]，說(shuō)明450℃較適合SnSe生長(zhǎng)；當(dāng)退火時(shí)間為30min時(shí)，在185cm-1處出現(xiàn)SnSe2振動(dòng)峰，表明此時(shí)制備的薄膜成分不純，有SnSe2生成，這必然導(dǎo)致少量Sn剩余；延長(zhǎng)退火時(shí)間至60min后該拉曼峰消失，表明此時(shí)薄膜成分完全變?yōu)镾nSe，這與XRD測(cè)試結(jié)果一致。

為進(jìn)一步了解薄膜的物相狀態(tài)，對(duì)在450℃條件下硒化退火30和60min的兩個(gè)樣品進(jìn)行拉曼散射光譜表征，結(jié)果如圖3所示。可以看到450℃下制備的樣品在70,107,130和151cm-1處均有SnSe振動(dòng)峰[10]，說(shuō)明450℃較適合SnSe生長(zhǎng)；當(dāng)退火時(shí)間為30min時(shí)，在185cm-1處出現(xiàn)SnSe2振動(dòng)峰，表明此時(shí)制備的薄膜成分不純，有SnSe2生成，這必然導(dǎo)致少量Sn剩余；延長(zhǎng)退火時(shí)間至60min后該拉曼峰消失，表明此時(shí)薄膜成分完全變?yōu)镾nSe，這與XRD測(cè)試結(jié)果一致。2.2 微觀形貌分析


本文編號(hào)：2923892