本文關(guān)鍵詞：ZnSnN_2薄膜的制備與物理性能的研究

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【摘要】：ZnSnN_2是一種新型三元化合物半導(dǎo)體薄膜太陽(yáng)能電池材料。與其它化合物太陽(yáng)能電池薄膜材料相比,ZnSnN_2具有低廉的原料成本和無(wú)毒性等優(yōu)勢(shì),非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。然而目前文獻(xiàn)報(bào)道的ZnSnN_2均采用襯底加溫的方式在昂貴襯底上制備,在成本和能耗方面缺乏優(yōu)勢(shì)。另外關(guān)于ZnSnN_2光學(xué)性能和電學(xué)性能的報(bào)道非常少,缺乏系統(tǒng)的物理性能研究。本文通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)降低了ZnSnN_2的制備溫度和襯底要求,對(duì)制備參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)其光學(xué)和電學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。(1)采用磁控濺射方法分別在石英、玻璃、硅片及柔性的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)襯底上實(shí)現(xiàn)了單一相ZnSnN_2多晶薄膜的室溫制備。通過(guò)研究工藝參數(shù)對(duì)ZnSnN_2薄膜晶體結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律的研究,找到了制備單一相ZnSnN_2薄膜的優(yōu)化工藝參數(shù)。(2)通過(guò)橢偏儀和紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)ZnSnN_2薄膜的光學(xué)性能進(jìn)行了研究,采用洛倫茲模型擬合的方法獲得了ZnSnN_2薄膜重要的光學(xué)性能參數(shù),包括折射率、吸收系數(shù)、帶隙和透過(guò)率。與GaAs、Cd Te等光伏材料相比比ZnSnN_2薄膜具有較高的吸收系數(shù)。(3)對(duì)ZnSnN_2薄膜的電學(xué)性能進(jìn)行了研究并通過(guò)其薄膜晶體管的性能研究對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。所制備的ZnSnN_2薄膜表現(xiàn)為n型導(dǎo)電,其電子濃度在1017~1019cm-3可調(diào),最大遷移率為8.1 cm2/V·s。
【關(guān)鍵詞】：ZnSnN_2薄膜 磁控濺射 晶體結(jié)構(gòu) 光學(xué)性能 電學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 硅基薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 化合物薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 Zn-IV-N_2族化合物的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 ZnGeN_2和ZnSiN_2的研究現(xiàn)狀13
• 1.3.2 ZnSnN_2的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方案及性能測(cè)試表征技術(shù)19-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案19
• 2.2 ZnSnN_2薄膜的制備設(shè)備19-22
• 2.2.1 磁控濺射19-21
• 2.2.2 管式退火爐21-22
• 2.3 ZnSnN_2薄膜的表征技術(shù)22-29
• 2.3.1 X射線衍射分析儀22-23
• 2.3.2 橢偏測(cè)試儀23-25
• 2.3.3 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)25-26
• 2.3.4 霍爾效應(yīng)測(cè)試儀26-29
• 第三章 ZnSnN_2薄膜的制備及工藝優(yōu)化29-35
• 3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程29-30
• 3.1.1 準(zhǔn)備工作29
• 3.1.2 磁控濺射過(guò)程29
• 3.1.3 后退火處理29-30
• 3.2 ZnSnN_2薄膜制備工藝的優(yōu)化30-34
• 3.2.1 襯底對(duì)ZnSnN_2薄膜結(jié)構(gòu)的影響32
• 3.2.2 濺射功率對(duì)ZnSnN_2薄膜結(jié)構(gòu)的影響32-33
• 3.2.3 工作氣壓對(duì)ZnSnN_2薄膜結(jié)構(gòu)的影響33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 ZnSnN_2薄膜的光學(xué)性能35-47
• 4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程35-36
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)步驟35
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)條件35-36
• 4.2 橢偏儀分析ZnSnN_2薄膜的光學(xué)性能36-41
• 4.3 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)分析ZnSnN_2薄膜的光學(xué)性能41-45
• 4.3.1 濺射功率對(duì)ZnSnN_2薄膜光學(xué)性能的影響41-43
• 4.3.2 工作氣壓對(duì)ZnSnN_2薄膜光學(xué)性能的影響43-45
• 4.4 本章小結(jié)45-47
• 第五章 ZnSnN_2薄膜的電學(xué)性能47-53
• 5.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程47-48
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)步驟47-48
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)條件48
• 5.2 ZnSnN_2薄膜的電學(xué)性能48-50
• 5.2.1 濺射功率對(duì)ZnSnN_2薄膜電學(xué)性能的影響48-49
• 5.2.2 工作氣壓對(duì)ZnSnN_2薄膜電學(xué)性能的影響49-50
• 5.3 ZnSnN_2薄膜晶體管的性能50-51
• 5.4 本章小結(jié)51-53
• 第六章 結(jié)論53-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果59-61
• 致謝61-62

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