發(fā)布時(shí)間：2022-01-23 18:55

　　采用磁控濺射方法在不同時(shí)間下沉積了Zn薄膜,接著先后在200℃和400℃溫度下的硫蒸氣和氬氣氛中進(jìn)行了低溫硫化退火,時(shí)間都為1 h,最后得到不同厚度的六方相ZnS薄膜。以XRD、SEM、EDS和紫外可見分光光度計(jì)對(duì)薄膜進(jìn)行表征。研究表明:隨著Zn沉積時(shí)間的增加,硫化制備的ZnS薄膜的晶粒尺寸、光透過率、帶隙、S/Zn摩爾比都發(fā)生了明顯變化,但變化趨勢(shì)不同。并且,對(duì)其低溫硫化生長(zhǎng)ZnS薄膜的機(jī)理進(jìn)行了討論。此外,硫化前的抽真空處理可以明顯改善ZnS薄膜的質(zhì)量。所有低溫硫化制備的ZnS薄膜在400～1100 nm范圍光透過率約為70%,帶隙值為3.49～3.57 eV。其中,3 min沉積的Zn在抽真空后低溫硫化生長(zhǎng)的ZnS薄膜質(zhì)量最佳。 

【文章來(lái)源】：電子元件與材料. 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同時(shí)間沉積的Zn薄膜低溫硫化后的透過光譜

圖2是Zn薄膜低溫硫化后的紫外-可見光透過率譜圖。由圖可見,所有Zn薄膜低溫硫化后,在400～1100 nm范圍的光透過率較高,約為70%。與文獻(xiàn)[22]有所不同,在400～700 nm范圍,1 min沉積Zn硫化后比3 min沉積Zn硫化后的光透過率要低,其原因很可能是前者得到的ZnS薄膜中硫過量。當(dāng)Zn沉積時(shí)間增加至5 min時(shí),硫化后得到ZnS薄膜,在可見光范圍的光透過率明顯比前兩者都要低,主要原因就是該樣品膜厚最大,這與文獻(xiàn)[22]報(bào)道結(jié)果類似。此外,所有ZnS薄膜在340 nm紫外波長(zhǎng)附近都有明顯的光吸收邊,對(duì)應(yīng)于ZnS的特征光吸收邊[18,20]。這意味著所有Zn薄膜在硫蒸氣中低溫硫化后都形成了ZnS晶體,與圖1中XRD分析結(jié)果完全吻合。從圖2中還發(fā)現(xiàn),在不同時(shí)間沉積的Zn薄膜硫化后的所有樣品中,3 min沉積Zn硫化得到的ZnS薄膜光吸收邊最為陡峭,并且該樣品與未抽真空相比,前者340 nm附近的光吸收邊也同樣更加陡峭,表明其薄膜質(zhì)量和均勻性是最好的。這與圖1的分析結(jié)果完全一致。圖3是3 min沉積的Zn薄膜硫化前后的樣品照片。從圖3(a)中能夠觀察到,硫化前,由于是金屬薄膜,Zn金屬中存在大量的自由電子,電子對(duì)光子的強(qiáng)烈吸收導(dǎo)致Zn金屬薄膜不透明,樣品下面的“ZnS”字符幾乎看不到。但Zn薄膜經(jīng)過低溫硫化后,如圖3(b)所示,樣品下面的“ZnS”字符清晰可見,這也顯示出3 min沉積的Zn薄膜于低溫硫化后,在可見光范圍的透明性很好。圖2 不同時(shí)間沉積的Zn薄膜低溫硫化后的透過光譜

圖2 不同時(shí)間沉積的Zn薄膜低溫硫化后的透過光譜根據(jù)樣品的光透過率和薄膜厚度,可以計(jì)算出ZnS薄膜樣品的光吸收系數(shù)。圖4是Zn薄膜在低溫硫化后的光吸收系數(shù)(αhν)2隨光子能量hν的變化關(guān)系。通過該圖的光吸收系數(shù)變化曲線,可以得到1,3,5 min沉積的Zn薄膜抽真空后硫化以及3 min沉積的Zn薄膜未抽真空后硫化樣品的光學(xué)帶隙值分別為3.49,3.57,3.56和3.54 eV,這一結(jié)果與以PLD和CBD方法制備的ZnS薄膜材料的光學(xué)帶隙值相當(dāng)[10,23]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3604970