沉积预制层衬底温度对CIGS薄膜结构特性的影响

作者：郭伟; 薛玉明; 张晓峰; 冯少君; 张连连; 孙云

来源：光电子.激光, 2013, (10): 1936-1941.

• CIGS
• 三步共蒸发
• 预制层
• 衬底温度
• 结构特性 CIGS
• three-stage co-evaporation
• precursor layer
• substrate temperature
• structural properties

采用三步共蒸发工艺在玻璃衬底上制备CIGS薄膜,研究沉积预制层的衬底温度对CIGS薄膜结构特性的影响。薄膜的厚度、组份、晶相结构、表观形貌和电学特性分别由台阶仪、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和霍耳效应测量仪来表征。沉积预制层的衬底温度较低(如300℃和360℃)时,预制层中Ga含量较低,容易形成In2Se3相;而衬底温度较高(如400℃)时,预制层中Ga含量较高,容易形成(In,Ga)2Se3相;原因是Ga2Se3的形成焓(-462.4kJ/mol)比In2Se3的(-360kJ/mol)低,没有In2Se3稳定;In2Se3相比Ga2Se3相更容易稳定存在,尤其是在低温下;当温度较高时,Ga2Se3相也容易存在,与In2Se3一起形成(In,Ga)2Se3固溶体。而且,衬底温度较高(如400℃)时,沉积的CIGS薄膜中的Ga含量比其它两种衬底温度下沉积的薄膜都高,薄膜粗糙度较小,迁移率和载流子浓度都比较大,电阻率较小。

• 单位
  南开大学; 河北建筑工程学院; 天津理工大学; 电子信息工程学院