CN105648492A - 一种铜锌锡硫薄膜的制备方法 - Google Patents

一种铜锌锡硫薄膜的制备方法 Download PDF

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戴宁
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Abstract

本发明公开了一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，该方法包括四个步骤，依次是：准备Mo电极(1)、逐层电沉积(2)、氮气保护中加热石英瓶(3)、最后冷却至室温(4)。其中，加热石英瓶(3)的方法是：以15～20℃/分钟的速率升温，当温度升至550℃时，保温30分钟～2小时。本发明的石英瓶(3)是是锥形，底的直径为21mm，上口径为10～15mm，高度为15～20mm。本发明最大的优点是制备方法简单，容易操作，制备成本低，容易推广应用。

Description

一种铜锌锡硫薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种半导体薄膜制备方法，特别涉及一种利用电沉积制备Cu2ZnSnS4薄膜的方法。
背景技术
电沉积是一种制备半导体薄膜的方法，它具有工艺简单、易操作、易大面积成膜的优点，已经用于制备二元、三元和四元薄膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电沉积硫化后处理技术制备Cu2ZnSnS4薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：
①将Mo电极打磨、抛光、丙酮、乙醇洗后吹干；
②以Mo电极为工作电极、Pt电极为对电极、Hg2Cl2/Hg为参比电极，用电化学工作站分别沉积Cu、Sn、Zn层；
③将沉积好的Mo、C、Sn及Zn膜放入特制的石英瓶中，瓶里放有硫粉，一起放入通氮气的管式炉，以15～20℃/分钟的速率升温，当温度升至550℃时，保温30分钟～2小时；
④停止加热，冷却系统至室温，结束硫化。
本发明所述的一种制备Cu2ZnSnS4薄膜的方法所述的特制的石英瓶的结构特征在于：是锥形，底的直径为21mm，上口径为10～15mm，高度为15～20mm。本发明所述的一种制备Cu2ZnSnS4薄膜的方法的步骤③所述的加热石英瓶的方法是：以15～20℃/分钟的速率升温，当温度升至550℃时，保温30分钟～2小时。本发明的优点是：制备方法简单，容易操作，制备成本低，容易推广应用。
附图说明
图1为制备方法流程图。
图2为本发明的实施例制备的Cu2ZnSnS4薄膜的SEM图。
图3为本发明的实施例制备的Cu2ZnSnS4薄膜的XRD图谱。
图4为本发明的实施例制备的Cu2ZnSnS4薄膜的Raman光谱。
具体实施方式
实施例：一种制备Cu2ZnSnS4薄膜的方法，下面结合图1详细说明本实施例。
将面积为1cm×1cm的Mo片打磨、抛光后，丙酮超声10分钟，水洗晾干后，作为工作电极，和2cm×2cm的Pt电极及及Hg2Cl2/Hg参比电极组成三电极体系，用电化学工作站在0.1mol/L的硫酸铜、0.2mol/L柠檬酸三钠和60mg/l的PEG-6000配制成的水溶液中，控制-0.7V的恒电位沉积0.8C电量，即得Mo/Cu薄膜；沉积好的Mo/Cu薄膜为工作电极，用电化学工作站在0.1mol/L硫酸亚锡与0.2mol/L柠檬酸三钠配制成的水溶液中，控制-0.9V恒电位沉积0.5C电量，即得Mo/Cu/Sn薄膜；沉积好的Mo/Cu/Sn薄膜为工作电极，用电化学工作站在氯化锌、氯化钾和PEG-6000配制成的溶液中，控制-1.3V恒电位沉积0.6C电量，即得Mo/Cu/Sn/Zn多层膜；
称量约0.1g硫粉，将其放入石英瓶里，电沉积好的Mo/Cu/Sn/Zn金属前驱体放上面，Zn膜面向下朝硫粉，通氮气10分钟后，开始加热石英瓶。加热方法是：以15℃/分钟的速率升温，当温度升至550℃时，保温0.5小时。保温结束后，停止加热，冷却系统至室温，结束生长。
图2给出了制备的Cu2ZnSnS4的扫描电子显微镜(SEM)照片，可以看出颗粒平均粒径为约1μm。图3给出了制备的Cu2ZnSnS4薄膜的X射线衍射谱(XRD)，可以看出除了来自衬底Mo的衍射峰，其余为纯相Cu2ZnSnS4的衍射峰。图4给出了制备的Cu2ZnSnS4薄膜的Raman光谱，在287cm-1、338cm-1和368cm-1处观察到的Raman峰对应于Cu2ZnSnS4的拉曼峰。

Claims (2)

1.一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
①将Mo电极打磨、抛光、丙酮、乙醇洗后吹干；
②以Mo电极为工作电极、Pt电极为对电极、Hg2Cl2/Hg为参比电极，用电化学工作站分别沉积Cu、Sn、Zn层；
③将沉积好的Mo、Cu、Sn及Zn膜放入特制的石英瓶中，瓶里放入硫粉，再将石英瓶放入通氮气的管式炉，以15～20℃/分钟的速率升温，当温度升至550℃时，保温30分钟～2小时；
④停止加热，冷却系统至室温，结束硫化。
2.根据权利要求1所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，所述的特制的石英瓶的结构特征在于：是锥形，底的直径为21mm，上口径为10～15mm，高度为15～20mm。
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