苏红兵[1]2000年在《多元电化学沉积GaAs薄膜研究》文中认为根据电化学原理，采用电化学沉积方法，在自行设计及制作的电解装置中，以石墨作为阳极材料，SnO_2导电玻璃、不锈钢和SnO_2/Al作为阴极衬底材料，在配制的简单盐溶液中，进行GaAs和AlGaAs薄膜生长条件系列实验。用X射线衍射仪、X射线波谱仪和日本岛津EPMA-1600和EPMA-8705电子探针对薄膜的形貌、结构和成分进行分析和判定，得到了化学计量比接近1：1的GaAs薄膜以及Al_xGa_(1-x)As薄膜所希望的X值的最佳电化学沉积参数。本文从理论上阐述了两种或两种以上元素电化学共沉积的原理，并对GaAs薄膜成分与电化学沉积参数（溶液浓度、PH值、离子的浓度比、电流密度、阴极材料）的依赖关系、GaAs薄膜的性能作了研究，为获得实用的GaAs薄膜材料打下了基础。
刘晶[2]2012年在《纳米砷化镓（GaAs）薄膜的电化学制备与研究》文中指出砷化镓(GaAs)是一种重要的Ⅲ-Ⅴ族直接带隙化合物半导体光电材料,在室温下(300K)其禁带宽度Eg=1.42eV,具有很高的电子迁移率、半导体特性以及光电特性,是目前发展大功率电子器件的最重要也是最基本的材料之一,深受国内外关注。广泛应用于微波和高速器件,光伏领域以及卫星数据传输、通信、军事等领域。工业上制备GaAs材料的方法有很多,电化学沉积法在近年来屡有报道,一般分为采用不同的电沉积手段(主要有恒压电沉积法,恒流电沉积法,脉冲电流沉积法,脉冲电压沉积法等),以及提高阴极极化(主要包括不同的前驱液配比浓度及pH值,不同的基底材料,以及不同的络合剂对实验的影响)两种途径进行实验。本文中实验采用恒电压沉积法,以及脉冲电流沉积法,以金属Ga与As203为原料,在酸性前驱液中制备纳米级GaAs薄膜材料,并对其形貌、化学计量比以及光学特性进行了系统分析。主要结果如下：(1)采用电化学恒压法,通过不同的表征手段,分析了GaAs薄膜的电化学合成原理,并且考察了在室温下电化学恒压合成GaAs薄膜实验中Ga与As的化学计量比、前驱液pH值、沉积电压值,以及退火温度与时间对GaAs薄膜形成的影响。同时,对薄膜的光学性能做了详细的分析。(2)采用恒电压法制备的GaAs薄膜,成膜颗粒较大,颗粒均匀性较差,影响到薄膜的平整度。因此,本研究还通过脉冲电流沉积法,采用络合剂EDTA,合成了GaAs薄膜。通过研究络合剂的作用、脉冲电流占空比、峰值电流密度、退火条件对Ga与As的原子比、GaAs薄膜形貌的影响,得出脉冲电沉积GaAs薄膜的最佳参数,并研究了GaAs薄膜的光学特性。
施兆顺, 陈庭金, 苏红兵, 涂洁磊, 张跃[3]2003年在《电化学制备GaAs薄膜工艺及性能研究》文中进行了进一步梳理在探讨电化学方法沉积GaAs薄膜的工艺原理、电化学动力学过程、电极反应本质及摸索电化学工艺条件对薄膜成分影响的经验规律的基础上 ,以SnO2 导电玻璃作为阴极衬底材料 ,从简单盐水溶液中 ,按照确定的电共沉积的工艺条件成功地沉积了化学计量比趋近于 1的GaAs薄膜。并对薄膜的性能进行了一些测定。实验结果表明采用电化学方法制备化合物半导体GaAs薄膜的可行性及薄膜性能质量改善提高的一些途径。为后续研究及最终获得可以利用的材料打下了基础。
王磊[4]2008年在《电共沉积法制备GaAs薄膜材料研究》文中提出作为第二代半导体材料的典型代表,砷化镓(GaAs)材料较硅(Si)具有更好的半导体特性和光电特性,在多种高速器件和光电器件中有着广泛的应用。但是,传统的GaAs薄膜制备方法具有设备复杂、成本高、能耗大、工艺周期长和污染环境等缺点,限制了GaAs薄膜的广泛应用。而采用电共沉积法制备GaAs薄膜可以克服这些缺点。虽然电沉积方法是一种历久弥新的膜材料制备工艺,但电沉积GaAs薄膜却鲜有研究,电沉积GaAs薄膜的质量也有待提高。研究电共沉积GaAs薄膜的工艺条件,分析影响沉积过程和沉积膜质量的因素,改善电共沉积GaAs薄膜的质量,并测试沉积膜的物理及化学特性,为电共沉积GaAs薄膜的应用打下基础,具有重要的意义。本文以电共沉积合金理论为基础,选取对电沉积影响较明显的因素,如电流密度、电解液浓度与组分、电极材料等,进行正交实验。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对实验获得的沉积膜进行表征,分析了各个因素对电共沉积GaAs薄膜的影响,得出本实验在电解液中含有络合剂EDTA和不含EDTA两种情况下的最优工艺条件。最后,测试了在最优工艺条件下制备的沉积膜的结构与组分、导电类型以及和基片间的I-V特性。对电共沉积GaAs薄膜进行了有一定意义的、实验性的研究。
李龙, 章海霞, 刘晶, 马淑芳, 梁建[5]2013年在《GaAs纳米薄膜的分步电沉积制备及表征》文中进行了进一步梳理采用分步电化学沉积法,在FTO玻璃基底上成功制备出GaAs薄膜。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外可见光光度计(UV-Vis)、荧光光度计(PL)对不同退火工艺下所制备的薄膜的晶体结构、形貌及光学性能进行表征。结果表明:GaAs薄膜为面心立方晶系,沿(111)方向择优生长。随着退火温度的升高,薄膜内颗粒逐渐增大,Ga与As原子量比发生变化,Eg值减小,光致发光峰为红外发射峰。同时对其形成机理进行了探讨。
郭幸语[6]2010年在《电化学沉积Ag_2S薄膜及其性能研究》文中指出单斜结构的Ag2S是一种重要的II-VI族二元半导体化合物，禁带宽度约为1.1eV，其吸收系数较高，大概为104cm-1，是一种比较理想的光电转换材料，适于作为太阳能电池的吸收层，这已经引起了科学界的广泛关注。并且，Ag和S元素对环境友好，是一种很有前途的光伏材料。本文利用恒电位电沉积法制备Ag2S薄膜，并对其进行了结构、表面形貌等研究。通过对透明导电玻璃ITO透明电极在硝酸银（AgNO3）、硫代硫酸钠（Na2S2O3）及其混合溶液中的循环伏安特性进行研究，确定溶液中的Ag+和S2O32-的离子浓度比（Ag+/S2O32-）、沉积电位（E）和溶液的pH值等工艺参数的粗略范围。利用阴极恒电位电沉积法在ITO基片上制备Ag2S薄膜，研究沉积电位、pH值以及退火处理对薄膜质量的影响，实验采用的工艺参数为：Ag+/S2O32-=1/5，E=-0.23V~-0.28V(vs.SCE)，pH=2.1~3.5，沉积时间t=1.5h。对不同工艺参数下制备的样品进行X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和电学性能分析。结果表明：在上述工艺参数下制备的Ag2S薄膜均为单斜结构，XRD图中的衍射峰全部来自于Ag2S；沉积电位为-0.25V时，计算所得晶胞参数和标准值最为接近。酸度对薄膜结晶程度产生一定的影响，当pH=2.5时，薄膜的结晶度最好，晶胞参数和标准值的误差较小，均在1.04%以内；样品经热退火处理后，薄膜的结晶程度有所提高。XPS测试表明在最佳工艺条件下制备的Ag2S薄膜中Ag和S的化合价分别为+1和-2，且符合化学计量比2:1。SEM测试表明薄膜具有良好的均匀性。沉积电位越高，薄膜的致密性越好，但沉积电位负于-0.28V时有团聚物出现。AFM测试表明，薄膜的均方根粗糙度最小为58.4nm，平均颗粒直径最小为259nm。本文初步摸索出了阴极电沉积Ag2S薄膜的最佳工艺参数，并制备出了性能良好的薄膜，为太阳能电池的发展奠定了一定的基础。
王一[7]2015年在《AlGaAs/GaAs薄膜的基本表征》文中指出铝镓砷(Al Ga As)作为一种重要光电基础材料,被广泛的应用于高速电子器件与红外探测器。Al Ga As材料的质量,特别是材料表面的质量直接影响着所制作器件的光电性能。本文利用分子束外延(MBE)设备对生长高质量的Al Ga As/Ga As异质外延薄膜进行了详细的研究。实验首先探索了Ga As衬底的生长工艺、Al Ga As/Ga As异质外延的生长以及不同铝组分、生长速率条件对Al Ga As表面形貌的影响,利用反射式高能电子衍射仪(RHEED)以及扫描隧道显微镜(STM)对其表面进行分析。研究发现,针对不同铝组分的Al Ga As薄膜,随着Al组份增大,结构由明显的2×4重构转变到较弱的2×4重构;薄膜表面形貌由多层岛结构过渡到相对平坦表面(Al组分为25%),当Al组份超过25%时,台阶逐渐减少,开始转变为有较大的坑覆盖率的表面。针对不同速率下的Al0.25Ga0.75As/Ga As外延薄膜,随着生长速率增大,表面呈现越来越粗糙的趋势。统计坑的覆盖率,通过拟合曲线发现,理论上当生长速率达到0.13单层每秒(ML/s)可以达到完美的原子级平坦的表面。这与实验过程中0.16ML/s时的STM扫描图所显示的结果相对应。实验对比了Al0.15Ga0.85As/GaAs薄膜与In0.15Ga0.85As/GaAs薄膜的表面形貌,而In0.15Ga0.85As/GaAs薄膜在晶格失配触发的压应力作用下表面有半岛平台和岛显得更加平滑,并利用半平台扩散模型进行了解释。在原子级平坦的Ga As表面生长不同组分、不同厚度(360nm、600nm)的Al Ga As厚膜,利用X射线衍射仪(X-rays Diffraction,XRD)对其结构进行分析。研究表明,Al Ga As薄膜随着Al组分的增加,薄膜结晶粒尺寸逐渐减小,晶粒生长趋向越来越不明显,高Al组分甚至生长出现非晶态,薄膜表面非常粗糙。另外,对Al0.25Ga0.75As/Ga As多层量子阱进行生长,并且利用综合物性测量系统(PPMS)测试其输运特性,计算了载流子浓度、载流子Hall迁移率,得到了有意义的结论。
涂洁磊[8]2002年在《新型MIp～+-Al_（0.3）Ga_（0.7）As/p-n-n～+-GaAs结构太阳电池电子及辐照效应研究》文中研究说明首次成功设计新型高效MIp~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As／p-n-n~+-GaAs复合结构太阳电池。选用合适的A1组分，增加p~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As为工作层，并作为能带工程的首次成功尝试，创新性引入固定负电荷，改变能带形状，形成阻挡光生电子向界面运动的感应势垒，有效降低复合速度。首次以有别于常规叠层电池先分开、后叠加的理论计算方法，一次性完成电池整体的Ⅰ-Ⅴ特性研究，得到31.55％的转换效率理论值。实验已证实，负电荷的引入可提高约10％的电池开路电压。其中，连接电池的感应结和pn结的p~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As／p-GaAs界面，是由液相外延一次完成的，有工艺简单的特点。相对说来，本电池的耐辐照性能较强。 以低成本、操作简便的热壁外延技术，在廉价衬底上成功获得晶体质量好、光学和电学性能适合制作太阳电池基底材料的GaAs薄膜。其中，在Si衬底上获得有明显绒面结构与柱状晶粒的GaAs／Si薄膜。这正是研制太阳电池薄膜材料所一直追求的目标。最具有创新性的是，考虑太阳电池的实际使用，在导电玻璃上直接生长GaAs薄膜，并已获得表面呈绒面结构、性能良好的GaAs／SnO_2／Glass的薄膜材料。这在全世界的相关研究中尚属首次。
崔方明[9]2008年在《化学法制备太阳电池用CuInS_2及ZnS薄膜材料》文中指出随着人类经济的发展,能源问题已经成为世界各国面临的首要问题,清洁的可再生能源的研究和开发是国际学术界关注的重点。太阳能是一种取之不尽,用之不竭的无污染洁净能源。从20世纪50年代开始,太阳电池的研究和应用逐渐广泛。CuInS_2(CIS)是一种低温相为黄铜矿结构的化合物半导体,其禁带宽度为1.3～1.7eV,光吸收系数达10~5cm~(-1),较高的吸收系数使得CuInS_2薄膜不需要很大的厚度就可以对太阳光充分吸收,从而使其成为非常有潜力的一种太阳电池吸收层材料。目前制备CuInS_2薄膜材料的工艺路线比较复杂,成本高,严重阻碍着CuInS_2薄膜太阳电池的发展。ZnS是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物直接带隙半导体材料,禁带宽度为3.6-3.8ev,对可见光波段的吸收较小,生长过程中需要的温度较低,是一种很好的替代毒性CdS的太阳电池缓冲层材料。目前主要采用化学水浴法制备ZnS薄膜,但是制备工艺不够成熟,重现性不好。本文利用低成本、非真空的化学法,制备了太阳电池用CuInS_2材料和缓冲层ZnS薄膜材料,并研究了其结构和性能,分析了生长机理。其中在酸性条件下采用化学水浴法制备CuInS_2薄膜和采用化学镀法制备CuInS_2薄膜是本文重点研究的技术,酸性条件下沉积CuInS_2薄膜可以抑制杂质的产生,提高薄膜纯度,两种方法均不需要真空条件,因而对设备的要求低,所需成本较低,有利于实现产业化,同时还具有工艺参数易于控制,制备的薄膜均匀且结晶性能好等特点。通过研究,本文取得的主要创新成果如下:1.优化了相关参数,得到了一步法沉积CuInS_2薄膜的稳定工艺,并初步探讨了化学水浴法生长薄膜的机理;研究了衬底和络合剂对薄膜沉积的影响,发现在ITO衬底上沉积和添加络合剂可以使薄膜致密化;研究了热处理对一步法沉积的CuInS_2薄膜结晶及光电性能的影响。2.采用多步化学水浴法制备了CuInS_2薄膜,优化了相关参数。研究了不同衬底对In_2S_3薄膜形貌及与衬底结合力的影响,发现在相对粗糙的衬底上沉积的In_2S_3薄膜与衬底的结合力较好,衬底对In_2S_3薄膜的表面形貌影响不大;研究了表面活性剂对沉积In_2S_3薄膜的影响,发现表面活性剂可以提高In_2S_3薄膜的致密度;研究了热处理对多步法沉积的CuInS_2薄膜结晶及光电性能的影响,发现了与上述一步法热处理相似的规律.3.研究了还原剂对化学镀法沉积Cu膜和In膜的影响,优化了相关参数,得到了沉积Cu膜和In膜的稳定工艺;研究了不同热处理方法对制备CuInS_2薄膜的影响,发现采用单步硫化法得到的CuInS_2薄膜的表面有很多气孔,采用多步硫化法得到的薄膜表面致密。4.采用化学水浴法制备的ZnS薄膜在可见光范围内的透过率在90%以上,薄膜的禁带宽度为3.8eV左右,适合做CuInS_2薄膜太阳电池的缓冲层。
白玉玲[10]2015年在《铜基硫硒化物薄膜太阳能电池吸收层材料的制备》文中研究说明铜基硫硒化物纳米材料继承了铜基硫族化合物的众多材料特性,具有广泛的应用前景;同时,通过调节材料硫硒比例,可实现对材料形貌、结构、导电系数、禁带宽度等性能的可控调节。因此众多研究人员致力于制备性能优良的铜基硫硒化物纳米材料,并希望实现其商业化应用。铜基硫硒化物纳米材料制备工艺种类众多,其中,部分基于真空或高温条件下的制备工艺设备造价昂贵,难以实现商业化制备,因此本文选取非真空制备工艺进行深入研究。其中溶剂热法制备工艺具有成本低廉,操作简便,环境友好,材料转换率高,易于实现规模化生产等诸多优点。但其瓶颈在于溶剂热法合成铜基硫硒化物纳米材料反应时间过长。为解决这一问题,本文从反应动力学角度出发,对溶剂热制备工艺反应动力学相关影响因素进行总结分析,得推论:Se源反应活性及溶解度过低是导致溶剂热制备工艺反应时间过长的主要原因。根据这一推论,本文提出了一种溶剂热制备工艺优化方案用以合成铜基硫硒化物纳米材料。并通过设计一系列对照实验,对以上推论及本文提出的溶剂热法优化方案进行验证。所得实验结果与推论相一致。在后续工作中,应用溶剂热法优化方案制备了一系列铜基硫硒化物,以验证优化方案的有效性与可重复性。主要研究成果如下:(1)在乙二胺反应环境下用NaBH4活化硫/硒单质制备高反应活性硫/硒前驱体,并用于溶剂热法合成铜基硫硒化物纳米材料,实验结果表明溶剂热制备工艺反应时间缩短至2 h。(2)使用溶剂热法优化方案制备了三元Cu2-x(SySe1-y)纳米材料、四元Cu In(SxSe1-x)2纳米材料、五元Cu2ZnSn(SxSe1-x)4纳米材料。通过对材料形貌、物相、结构、成分及禁带宽度特性的表征,验证了该优化溶剂热法优化方案的有效性与普适性。实验结果表明,本文提出的铜基硫硒化物溶剂热制备工艺优化方案有效可行,能够大幅缩短反应时间至2 h,所制备铜基硫硒化物半导体材料性能良好,适于制备薄膜太阳能电池吸收层材料,为今后的薄膜太阳能电池商业化生产积累了经验。
参考文献：
[1]. 多元电化学沉积GaAs薄膜研究[D]. 苏红兵. 云南师范大学. 2000
[2]. 纳米砷化镓（GaAs）薄膜的电化学制备与研究[D]. 刘晶. 太原理工大学. 2012
[3]. 电化学制备GaAs薄膜工艺及性能研究[J]. 施兆顺, 陈庭金, 苏红兵, 涂洁磊, 张跃. 太阳能学报. 2003
[4]. 电共沉积法制备GaAs薄膜材料研究[D]. 王磊. 哈尔滨理工大学. 2008
[5]. GaAs纳米薄膜的分步电沉积制备及表征[J]. 李龙, 章海霞, 刘晶, 马淑芳, 梁建. 人工晶体学报. 2013
[6]. 电化学沉积Ag_2S薄膜及其性能研究[D]. 郭幸语. 福州大学. 2010
[7]. AlGaAs/GaAs薄膜的基本表征[D]. 王一. 贵州大学. 2015
[8]. 新型MIp～+-Al_（0.3）Ga_（0.7）As/p-n-n～+-GaAs结构太阳电池电子及辐照效应研究[D]. 涂洁磊. 四川大学. 2002
[9]. 化学法制备太阳电池用CuInS_2及ZnS薄膜材料[D]. 崔方明. 浙江大学. 2008
[10]. 铜基硫硒化物薄膜太阳能电池吸收层材料的制备[D]. 白玉玲. 电子科技大学. 2015
标签：工业通用技术及设备论文; 电化学论文; 薄膜电池论文; 科普论文; 电池论文;