0 at. %，244和306cm1峰的面积比由29%变化到72%。因而，可W推断当渗杂浓度从7at. % 变化到10at.%，样品的结晶质量变差了。
[0032] 2.化渗杂InzSs薄膜的表面形貌分析 图4为实施例1-3制备的化渗杂浓度(原子百分比浓度)分别为Oat. %、7at. %和10at. %的硫化铜薄膜的扫描电镜图（SEM)，其中图（a)、（b)、（C)分别对应于化渗杂浓度(原 子百分比浓度)为0at. %、7at. %、10at. %的硫化铜薄膜样品。由图4可见，S个样品的薄 膜表面都比较致密，且没有孔桐；渗杂浓度为0at. %的InzSs薄膜表面最为平整，而渗杂浓 度为7at. %的样品则晶粒尺寸有所增加；当渗杂达到10at. %时，其薄膜表面与渗杂浓度 为0at. %的样品较为类似，且比较平整，晶粒相较于渗杂7at.%的样品小且大小不一；渗 杂浓度为7at.%的样品的晶粒的增大表明样品结晶度的增大，渗杂浓度为10at.%的样品 晶粒的减小表明样品结晶度的变差，运个结果与由拉曼测试的结果相一致；从扫描电镜的 测试我们还得到渗杂7at.%的样品的表面粗糖度增大了，而渗杂10at.%的样品的表面粗 糖度相比于7at. %的样品较小。 阳〇3引 3.化渗杂InzSs薄膜的光学性能 作为薄膜太阳电池的缓冲层材料，薄膜的光学性能是非常重要的。缓冲层材料需要有 较大的禁带宽度和较高的光学透过率，使更多的光可W进入吸收层中并被吸收，才能有助 于提高太阳电池的转换效率。图5为实施例1-3制备的化渗杂浓度(原子百分比浓度）分 别为0at. %、7at. %和10at. %的硫化铜薄膜的透射光谱。由图5可见，当渗杂化后，在 725nm到1200nm波段透射率明显高于未渗杂样品，其中渗杂7at. %的样品的透射率在整个 波段均局于渗杂10at. %样品。
[0034] 为进一步研究薄膜的光学特性，将化渗杂浓度(原子百分比浓度)分别为0at. %、 7at. %和10at. %的硫化铜薄膜用楠圆偏振光谱仪测试（SE)薄膜的光学常数，入射光的波 长范围为300到900皿，步长为2皿，采用S个入射角来测试，分别为55。，56. 5°和58。。 图6为化渗杂浓度(原子百分比浓度)分别为0at. %、7at. %和10at. %的楠圆偏振光谱 (SE)。在对楠圆偏振光谱测得的数据进行拟合时，采用了=层模型，即表面粗糖层、InzSj薄 膜层和衬底玻璃层，表面粗糖层由空气孔和InzSs材料混合组成。=个样品的SE图谱用高 斯方程来拟合，拟合结果为图6中的实线部分。通过拟合可W得到薄膜的光学常数(折射率 n，和消光系数k)和厚度。
[0035] 图7为化渗杂浓度(原子百分比浓度）分别为0at. %、7at. %和10at. %的光学 常数（n、k)曲线(通过SE光谱拟合得到）。由图7可W看出，在渗杂化后，折射率在长波段 稍微减小，但在短波段增大；当样品的渗杂浓度为7at.%，消光系数减小了，而当渗杂浓度 为10at. %，消光系数增大，且与未渗杂的样品的值接近。通过SE光谱拟合得到的渗杂浓度 为0、7、10at. %的样品的厚度分别为104. 5 + 0. 05,134. 7 + 0. 3和137. 4 + 0. 2nm，而其各 自的表面粗糖层分别为9. 1 + 0. 04,11. 5 + 0. 15和10. 6 + 0. 10nm，说明样品的粗糖度随渗 杂浓度的增大而先增大后减小，运与SEM的测试结果相符。
[0036] 经过分析，样品为间接带隙。为了测定其大小，我们拟合了（UAK)1/2~AK图。图 8为化渗杂浓度(原子百分比浓度)分别为0at. %、7at. %和10at. %的（。AK)I/2~AK图 谱。由图8可W得到，不同渗杂浓度对禁带宽度有着不同的影响：渗杂7at.%与10at.% 的样品禁带宽度均略有增大，分别为1.96eV和2.02eV;而未渗杂的（0at.%)为1.90eV。
[0037] 4.Cu渗杂InzSs薄膜的电学性能 用霍尔测试仪测试样品，证实样品的导电类型为n型，具体电阻率值列于表2。
[0038] 表2不同化渗杂浓度的InzSs薄膜的载流子浓度与电阻率值
由表2可见，渗杂样品的薄膜电阻率均明显低于非渗杂InzSs薄膜。试验说明，化渗杂 能有效降低薄膜电阻率。运主要是由于渗入的化为样品提供额外的载流子，其中，W化渗 杂量为10at. %的样品薄膜电阻率值最低，达到1. 7X10 1Q.cm。
[0039] W上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种制备Cu掺杂硫化铟薄膜的方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1):对透明玻璃片进行清洁处理，即将玻璃片依次在去离子水、丙酮和乙醇中进行 超声处理，然后取出、烘干； 步骤2):将步骤1)所得烘干的玻璃片置于真空蒸发炉的蒸发腔内；将硫化铟粉末置于 蒸发舟中，再放进蒸发腔内；将蒸发腔抽真空后缓慢加电流对蒸发舟进行加热，至蒸发舟内 的硫化铟粉末完全蒸发，此时电流为140A，然后停止蒸发； 步骤3):将Cu颗粒在盐酸中清洗，然后在去离子水中洗净，再于乙醇溶液中超声处理 后，取出，迅速风干，然后放置于蒸发舟内；将放有Cu颗粒的蒸发舟放入蒸发腔内，将蒸发 腔抽真空后缓慢加电流对蒸发舟进行加热，当电流加到110A时，保持电流直到Cu颗粒全部 蒸发完后停止蒸发； 步骤4):再取硫化铟粉末置于蒸发舟中，再放入蒸发腔内，抽真空后缓慢加电流对蒸发 舟进行加热，直到蒸发舟内的硫化铟粉末完全蒸发后停止蒸发； 步骤5):将步骤4)制得的样品放在石英舟上，再放入石英管中，通入惰性气体，然后在 管式炉里将样品在惰性气体的保护下进行热退火处理； 步骤6):退火结束之后，取出石英管，继续通入惰性气体直到石英管降为室温，然后将 样品取出，即得所述Cu掺杂的硫化铟薄膜。2. 根据权利要求1所述制备Cu掺杂硫化铟薄膜的方法，其特征在于：步骤1)所述超 声处理的时间均为15分钟； 所述烘干的温度为l〇〇°C，烘干时间为25-40分钟。3. 根据权利要求1所述制备Cu掺杂硫化铟薄膜的方法，其特征在于：步骤2)或步骤 4)中经蒸发得到厚度为70nm的硫化铟薄膜；其加电流对蒸发舟进行加热的速率为10A/分 钟。4. 根据权利要求1所述制备Cu掺杂硫化铟薄膜的方法，其特征在于：步骤3)中经蒸 发得到厚度为5nm或8nm的Cu膜；其加电流对蒸发舟进行加热的速率为20A/分钟。5. 根据权利要求1所述制备Cu掺杂硫化铟薄膜的方法，其特征在于：步骤2)-步骤4) 所述蒸发舟为钼舟； 抽真空时，将蒸发腔内抽至真空度为1.0X103帕。6. 根据权利要求1所述制备Cu掺杂硫化铟薄膜的方法，其特征在于：步骤5)中通入 的惰性气体为氩气； 热退火处理前的通气时间为25-40分钟； 热退火处理的温度为300°C，处理时间为1小时。7. -种如权利要求1所述方法制备的Cu掺杂硫化铟薄膜的应用，其特征在于：用于制 备铜锌锡硫薄膜太阳能电池的缓冲层。
【专利摘要】本发明公开了一种制备Cu掺杂硫化铟薄膜的方法，其是采用真空蒸发法，在两层硫化铟薄膜之间蒸发一层很薄的Cu，然后通过热退火使得Cu扩散到硫化铟薄膜中，达到制备Cu掺杂硫化铟薄膜的目的。本发明可以通过控制蒸发Cu的量来控制掺杂浓度，从而起到不同程度降低薄膜电阻率的目的。本发明制备的薄膜可用于作为太阳能电池的缓冲层。
【IPC分类】H01L21/225, H01L31/0304, H01L21/324, H01L21/02
【公开号】CN105428217
【申请号】CN201510814405
【发明人】俞金玲, 郑重明, 程树英, 赖云锋, 郑巧, 周海芳
【申请人】福州大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月23日