CN115911150B - 一种阵列式光电型激光功率计及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列式光电型激光功率计及其制备方法，涉及激光功率探测器技术领域，激光功率计包括：从下到上依次叠层设置的衬底、底电极层、吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层；底电极层与上电极阵列连接，顶电极层与背电极阵列连接；上电极阵列包括多个按照第一方向均匀排列的电极，背电极阵列包括多个按照第二方向均匀排列的电极，第一方向在水平面的投影与第二方向在水平面的投影互相垂直；底电极层包括多个沿第一方向按照第一预设宽度划分的像素区域；窗口层包括多个沿第二方向按照第二预设宽度划分的光电信号采集区域；吸收层的材料为Cu₂Cd_xZn_1‑xSnSe₄，0<x<1。本发明提高了激光功率计的探测波长和灵敏度。

Description

一种阵列式光电型激光功率计及其制备方法

技术领域

本发明涉及激光功率探测器技术领域，特别是涉及一种阵列式光电型激光功率计及其制备方法。

背景技术

激光功率是激光器的重要参数之一，决定了激光器适用的领域和范围。因此，快速准确地测量激光功率是激光产业发展的关键。根据材料和应用不同，激光功率计主要分为光电型和热电型。光电型激光功率计探头是通过光电二极管，直接将光能转换为电流或者电压信号，以表征激光功率的大小，其探头按照材料区分常用的有Si(硅)，Ge(锗)，InGaAs(砷化镓铟)三种，根据光源的不同波长选用适合的探头。

由于光电型激光功率计探头在近红外范围测量材料价格昂贵(如Ge、InGaAs等)，因此，传感器尺寸受限。同时，由于材料的限制，目前光电型激光功率计探测波长较窄。

因此，在保证高灵敏度的前提下制备更宽探测波长的光电型激光功率计，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种阵列式光电型激光功率计及其制备方法，在保证高灵敏度的同时拓宽了光电型激光功率计的探测波长。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种阵列式光电型激光功率计，所述激光功率计包括：从下到上依次叠层设置的衬底、底电极层、吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层；

所述底电极层与上电极阵列连接，所述顶电极层与背电极阵列连接；所述上电极阵列包括多个按照第一方向均匀排列的电极，所述背电极阵列包括多个按照第二方向均匀排列的电极，所述第一方向在水平面的投影与所述第二方向在所述水平面的投影互相垂直；

所述底电极层包括多个沿所述第一方向按照第一预设宽度划分的像素区域；

所述窗口层包括多个沿所述第二方向按照第二预设宽度划分的光电信号采集区域；

所述吸收层的材料为Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄，0<x<1。

可选地，所述窗口层包括第一窗口层和第二窗口层；所述第一窗口层设置在所述第二窗口层的下方。

可选地，所述底电极层的厚度为0.5μm-1.0μm。

可选地，所述底电极层的材料包括：金属钼。

可选地，所述缓冲层的材料为硫化镉。

可选地，所述第一窗口层的材料为本征氧化锌，所述第二窗口层的材料为掺铝氧化锌。

可选地，所述第一预设宽度的范围为1mm～4mm。

可选地，所述第二预设宽度的范围为1mm～4mm。

一种阵列式光电型激光功率计的制备方法，用于制备如上述所述的阵列式光电型激光功率计，所述制备方法包括：

确定衬底；

采用磁控溅射的方式，在所述衬底的上表面制备初始底电极，并沿第一方向，利用绿激光在所述初始底电极上以第一预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到底电极层；

以Cu、Zn、Cd、Sn、Se颗粒为原料，在所述底电极层的上表面蒸镀，得到吸收层；

利用化学水浴沉积法，在所述吸收层的上表面制备缓冲层；

采用磁控溅射的方式，在所述缓冲层上表面制备初始窗口层；沿第二方向，利用绿激光在所述初始窗口层上以第二预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到窗口层；所述第一方向在水平面的投影与所述第二方向在所述水平面的投影互相垂直；

利用电子束蒸发的方法，在所述窗口层的上表面进行蒸镀，得到顶电极层。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种阵列式光电型激光功率计及其制备方法，激光功率计包括：从下到上依次叠层设置的衬底、底电极层、吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层；底电极层与上电极阵列连接，顶电极层与背电极阵列连接；上电极阵列包括多个按照第一方向均匀排列的电极，背电极阵列包括多个按照第二方向均匀排列的电极，第一方向在水平面的投影与第二方向在水平面的投影互相垂直；底电极层包括多个沿第一方向按照第一预设宽度划分的像素区域；窗口层包括多个沿第二方向按照第二预设宽度划分的光电信号采集区域；吸收层的材料为Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄，0<x<1。本发明中吸收层的材料为Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄，提高了激光功率计的探测波长；将底电极层划分为多个像素区域，将窗口层划分为多个光电信号采集区域，形成阵列式的结构，提高了激光功率计的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计结构示意图；

图2为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计测得的外量子效率曲线示意图；

图3为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计测得的暗态电流密度-电压曲线示意图；

图4为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计的制备方法流程示意图。

附图说明：1-衬底，2-底电极层，3-吸收层，4-缓冲层，5-顶电极层，6-上电极，7-背电极，8-第一窗口层，9-第二窗口层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种阵列式光电型激光功率计及其制备方法，旨在在保证高灵敏度的同时拓宽光电型激光功率计的探测波长，可应用于激光功率探测器技术领域。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计结构示意图。如图1所示，本实施例中的阵列式光电型激光功率计，包括：从下到上依次叠层设置的衬底1、底电极层2、吸收层3、缓冲层4、窗口层和顶电极层5。

底电极层2与上电极6阵列连接，顶电极层5与背电极7阵列连接；上电极6阵列包括多个按照第一方向均匀排列的电极，背电极7阵列包括多个按照第二方向均匀排列的电极，第一方向在水平面的投影与第二方向在水平面的投影互相垂直。

底电极层2包括多个沿第一方向按照第一预设宽度划分的像素区域。

窗口层包括多个沿第二方向按照第二预设宽度划分的光电信号采集区域。

吸收层3的材料为Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄，0<x<1。

具体的，顶电极层5可采用Ni-Al-Ni合金制备。

光电探测器通过采用基I₂-II-IV-VI₄族光电薄膜吸收材料Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄作为激光功率计的吸收层3的材料，可实现禁带宽度可调，从而实现探测波长向更长波段移动，同时降低光电型激光功率计的应用成本，可实现对激光光斑位置及尺寸的测量。

作为一种可选的实施方式，窗口层包括第一窗口层8和第二窗口层9；第一窗口层8设置在第二窗口层9的下方。

具体的，窗口层50的厚度范围为300nm-400nm。

作为一种可选的实施方式，底电极层2的厚度为0.5μm-1.0μm。

作为一种可选的实施方式，底电极层2的材料包括：金属钼。

具体的，金属钼与后面制备的前驱体材料接触剩余应力较小，且导电性好，可以减少电荷传输的电阻。

作为一种可选的实施方式，缓冲层4的材料为硫化镉。

具体的，缓冲层440可选用硫化镉(CdS)制备，可以改善由于窗口层材料与吸收层3材料之间带隙台阶较大导致的晶格失配。

作为一种可选的实施方式，第一窗口层8的材料为本征氧化锌，第二窗口层9的材料为掺铝氧化锌。

作为一种可选的实施方式，第一预设宽度的范围为1mm～4mm。

具体的，第一预设宽度可根据实际情况在1mm～4mm内调整。

作为一种可选的实施方式，第二预设宽度的范围为1mm～4mm。

具体的，第二预设宽度可根据实际情况在1mm～4mm内调整。第一预设宽度和第二预设宽度的大小之间没有关系，可以相同也可以不同。

图2为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计测得的外量子效率曲线示意图。如图2所示，横坐标为波长，纵坐标为量子效率，本实施例中的激光功率计表现出在可见光波段有比较高的光子转化效率，在短波红外波段响应也较好。

图3为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计测得的暗态电流密度-电压曲线示意图。如图3所示，横坐标为电压，纵坐标为电流密度，本实施例中的器件的暗电流可以降低到nA级，表现出良好的响应率和探测率。

图4为本发明实施例提供的阵列式光电型激光功率计的制备方法流程示意图。如图4所示，本实施例中的阵列式光电型激光功率计的制备方法，用于制备阵列式光电型激光功率计，制备方法包括：

步骤101：确定衬底。具体的，衬底可采用硅片制备。

步骤102：采用磁控溅射的方式，在衬底的上表面制备初始底电极，并沿第一方向，利用绿激光在初始底电极上以第一预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到底电极层。

步骤102具体为：采用磁控溅射的方式，在衬底的上表面以金属钼为原料制备初始底电极，并沿第一方向，利用绿激光在初始底电极上以第一预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到底电极层。

具体的，将步骤101中得到的衬底事先用去离子水超声清洗5min，用氮气吹干待用。将洗净的衬底安装在样品架上，利用传送带控制程序将样品架完全送入钼腔室内。通过控制机械泵、罗茨泵、分子泵将溅射腔内真空抽至小于5×10-3Pa，腔体加热系统温度设置为150℃，待30min后温度稳定开始对Mo靶进行预溅射。预溅射的参数是功率800W，氩气流量为400sccm，腔体内Ar分压为1.0Pa。预溅射10min后，用相同条件开始生长疏松层，疏松层的生长可以使Mo层与玻璃粗糙面黏附的更好，避免后续实验中出现Mo脱落的现象。疏松层生长完毕后生长致密层，致密层条件参数为：功率3000W，氩气流量为150sccm，腔体内Ar分压为0.6Pa，制备完成后，待样品冷却至室温后将其取出。冷却5-10min后取出样品。在衬底上形成约700nm厚的Mo作为初始底电极。

沿X轴方向(即第一方向)将初始底电极划分为若干个间隔设置的像素区域，具体地，将匀胶机参数设置为转速500r/s，时间10s加转速4000r/s，时间40s，将样品置于匀胶机上，用胶头滴管吸取正光刻胶，均匀涂覆在样品表面，开启旋转。匀胶结束后薄膜约为4μm厚，样品台温度设为120℃，匀完胶的样品放在在加热台上后烘3min进行固胶。固胶后的样品用激光划线系统进行光刻胶曝光，用波长为355nm、功率40％的绿光进行划线，划分线宽为2.54mm。划线结束用显影液显影1min30s，接着用事先配置的水：磷酸：醋酸为4：5：1的Mo刻蚀液，之后将Mo刻蚀液：硝酸按100:4的比例配置成Mo刻蚀液，刻蚀40s，最后用丙酮洗掉残余的光刻胶，去离子水清洗表面，氮气吹干，即可得到底电极层。

步骤103：以Cu、Zn、Cd、Sn、Se颗粒为原料，在底电极层的上表面蒸镀，得到吸收层。

具体的，将步骤102中制得的样品送入MBE真空镀膜腔体中，放置衬底的样品台和装有各源料的坩埚的源炉开始加热升温。将样品台升温到150℃后，保温15min。待各个源炉的温度分别升至：T_Cu＝1188℃，T_Cd＝269℃，T_Zn＝318℃，T_Sn＝1171℃，T_Se＝258℃，T_NaF＝750℃后，保温20min以确认源炉内源料均匀熔化。保温20min后分别打开Cu、Cd、Zn、Sn、Se源炉上方的挡板，再打开主挡板，计时20min，完成蒸镀。在蒸镀CCZTSe吸收层薄膜后，再非共生长5min的NaF，NaF的作用是提高结晶质量、促进晶粒生长和增加空穴浓度。生长完毕后关闭样品台加热电源，让样品自然降温，冷却至室温后取出，蒸镀的CCZTSe(Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄)吸收层材料厚度约为1μm，即可得到吸收层。

步骤104：利用化学水浴沉积法，在吸收层的上表面制备缓冲层。

步骤104具体为：利用化学水浴沉积法，以硫化镉为原料，在吸收层的上表面制备缓冲层。

更具体的，称取0.184g硫酸镉溶于60mL去离子水中配成溶液，量取45mL氨水与之混合，再称取5.694g硫脲溶于150mL去离子水中配成溶液，将步骤103中制得的样品置于反应器中央的样品架上，将配置好的两种溶液倒入反应器，再加入事先量取好的425mL的去离子水，达到所需的反应液浓度。水浴锅提前打开加热与旋转，水温升至69℃后，将反应器皿放进水浴锅，确认磁力搅拌子在反应器皿中央位置，开始沉积薄膜。沉积9min30s后关闭加热和旋转，取出样品，用大量的去离子水冲洗干净样品表面残余的反应液，之后用氮气吹干表面水分，放入180℃烘箱中空气退火2min30s后取出即可得到缓冲层。

步骤105：采用磁控溅射的方式，在缓冲层上表面制备初始窗口层；沿第二方向，利用绿激光在初始窗口层上以第二预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到窗口层。第一方向在水平面的投影与第二方向在水平面的投影互相垂直。

具体的，步骤105包括：

步骤1051：采用磁控溅射的方式，以本征氧化锌为原料，在缓冲层上表面制备第一初始窗口层；沿第二方向，利用绿激光在第一初始窗口层上以第二预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到第一窗口层。

具体的，将步骤104制得的样品送入磁控溅射腔室中，腔室真空低于10^-4Pa时开始溅射。通入高纯氩气和氧气，流速分别为20sccm和2sccm，调整插板阀使腔室真空为0.1Pa，打开i-ZnO溅射电源，设置功率为120W，预溅射5min后打开样品架运动单元，先溅射4个循环的i-ZnO(本征氧化锌)，较低功率生长的i-ZnO层主要是为了防止保护CdS缓冲层表面，之后将功率调整为220W继续溅射26个循环，关闭i-ZnO溅射电源和气体，即可得到200nm-300nm的i-ZnO高阻层，即得到第一窗口层。

步骤1052：采用磁控溅射的方式，以掺铝氧化锌为原料，在第一窗口层上表面制备第二初始窗口层；沿第二方向，在第二初始窗口层上以第二预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到第二窗口层。

具体的，将步骤1051制得的在磁控溅射腔室中的样品，通入流速为20sccm的氩气，设置样品台加热温度为180℃，打开AZO(掺铝氧化锌)溅射电源，设置功率为500W，预溅射15min后调整溅射功率为750W，通入氢气，流速为2sccm，开启样品架运动单元，溅射15个循环，关闭AZO溅射电源和气体、加热，即可得到100nm左右的AZO透明层。待温度降到70℃左右即可取出，可得到第二窗口层。

步骤106：利用电子束蒸发的方法，在窗口层的上表面进行蒸镀，得到顶电极层。

步骤106具体为：利用电子束蒸发的方法，依次以镍和铝为原料，在第二窗口层的上表面进行蒸镀，得到顶电极层。

具体的，在制备好窗口层的样品上覆盖定制的掩膜版，将其放入电子束镀膜腔室中，真空抽至10-3Pa以下开始蒸镀，先蒸镀一层1μm的Ni电极，接着蒸镀一层8μm的Al电极，最后再蒸镀一层1μm的Ni电极。第一层Ni的作用是防止直接生长Al电极后脱落，也是为了与窗口层形成更好的欧姆接触，而最后蒸镀的一层Ni电极则是为了保护Al电极使其免于被空气氧化。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置、方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种阵列式光电型激光功率计，其特征在于，所述激光功率计包括：从下到上依次叠层设置的衬底、底电极层、吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层；

所述底电极层与上电极阵列连接，所述顶电极层与背电极阵列连接；所述上电极阵列包括多个按照第一方向均匀排列的电极，所述背电极阵列包括多个按照第二方向均匀排列的电极，所述第一方向在水平面的投影与所述第二方向在所述水平面的投影互相垂直；

所述底电极层包括多个沿所述第一方向按照第一预设宽度划分的像素区域；

所述窗口层包括多个沿所述第二方向按照第二预设宽度划分的光电信号采集区域；

所述吸收层的材料为Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄，0<x<1；

所述第一预设宽度的范围为1mm～4mm；

第二预设宽度的范围为1mm～4mm；

顶电极层为Ni-Al-Ni合金；

窗口层的厚度范围为300nm-400nm；

所述窗口层包括第一窗口层和第二窗口层；所述第一窗口层设置在所述第二窗口层的下方；

所述底电极层的材料包括：金属钼；

所述第一窗口层的材料为本征氧化锌，所述第二窗口层的材料为掺铝氧化锌；

所述激光功率计的制备方法包括：

确定衬底；

采用磁控溅射的方式，在所述衬底的上表面制备初始底电极，并沿第一方向，利用绿激光在所述初始底电极上以第一预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到底电极层；具体包括：

将衬底用去离子水超声清洗5min，用氮气吹干待用；将洗净的衬底安装在样品架上，利用传送带控制程序将样品架完全送入钼腔室内；通过控制机械泵、罗茨泵、分子泵将溅射腔内真空抽至小于5×10^-3Pa，腔体加热系统温度设置为150℃，待30min后温度稳定开始对Mo靶进行预溅射；预溅射的参数是功率800W，氩气流量为400sccm，腔体内Ar分压为1.0Pa；预溅射10min后，用相同条件开始生长疏松层；疏松层生长完毕后生长致密层，致密层条件参数为：功率3000W，氩气流量为150sccm，腔体内Ar分压为0.6Pa，制备完成后，待样品冷却至室温后将其取出；冷却5-10min后取出样品；在衬底上形成约700nm厚的Mo作为初始底电极，得到制备初始底电极后的样品；

将匀胶机参数设置为转速500r/s，时间10s加转速4000r/s，时间40s，将样品置于匀胶机上，用胶头滴管吸取正光刻胶，均匀涂覆在制备初始底电极后的样品表面，开启旋转；匀胶结束后薄膜约为4μm厚，样品台温度设为120℃，匀完胶的样品放在在加热台上后烘3min进行固胶；固胶后的样品用激光划线系统进行光刻胶曝光，用波长为355nm、功率40％的绿光进行划线，划分线宽为2.54mm；划线结束用显影液显影1min30s，水：磷酸：醋酸为4：5：1的Mo刻蚀液，将Mo刻蚀液：硝酸按100:4的比例配置成Mo刻蚀液，刻蚀40s，最后用丙酮洗掉残余的光刻胶，去离子水清洗表面，氮气吹干，获得底电极层，得到制备底电极层后的样品；

以Cu、Zn、Cd、Sn、Se颗粒为原料，在所述底电极层的上表面蒸镀，得到吸收层；具体包括：

将底电极层样品送入MBE真空镀膜腔体中，放置衬底的样品台和装有各源料的坩埚的源炉开始加热升温；将样品台升温到150℃后，保温15min；待各个源炉的温度分别升至：T_Cu＝1188℃，T_Cd＝269℃，T_Zn＝318℃，T_Sn＝1171℃，T_Se＝258℃，T_NaF＝750℃后，保温20min以确认源炉内源料均匀熔化；保温20min后分别打开Cu、Cd、Zn、Sn、Se源炉上方的挡板，再打开主挡板，计时20min，完成蒸镀；在蒸镀CCZTSe吸收层薄膜后，再非共生长5min的NaF；生长完毕后关闭样品台加热电源，让样品自然降温，冷却至室温后取出，蒸镀的CCZTSe吸收层材料厚度为1μm，获得吸收层，得到制备吸收层后的样品；

利用化学水浴沉积法，在所述吸收层的上表面制备缓冲层；具体包括：

称取0.184g硫酸镉溶于60mL去离子水中配成溶液，量取45mL氨水与之混合，再称取5.694g硫脲溶于150mL去离子水中配成溶液，将制备吸收层后的样品置于反应器中央的样品架上，将配置好的两种溶液倒入反应器，再加入事先量取好的425mL的去离子水，达到所需的反应液浓度；水浴锅提前打开加热与旋转，水温升至69℃后，将反应器皿放进水浴锅，确认磁力搅拌子在反应器皿中央位置，开始沉积薄膜；沉积9min30s后关闭加热和旋转，取出样品，用去离子水冲洗干净样品表面残余的反应液，之后用氮气吹干表面水分，放入180℃烘箱中空气退火2min30s后取出，获得缓冲层，得到制备缓冲层后的样品；

采用磁控溅射的方式，在所述缓冲层上表面制备初始窗口层；沿第二方向，利用绿激光在所述初始窗口层上以第二预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到窗口层；所述第一方向在水平面的投影与所述第二方向在所述水平面的投影互相垂直；具体包括：

将制备缓冲层后的样品送入磁控溅射腔室中，腔室真空低于10^-4Pa时开始溅射；通入高纯氩气和氧气，流速分别为20sccm和2sccm，调整插板阀使腔室真空为0.1Pa，打开i-ZnO溅射电源，设置功率为120W，预溅射5min后打开样品架运动单元，先溅射4个循环的i-ZnO，将功率调整为220W继续溅射26个循环，关闭i-ZnO溅射电源和气体，获得第一窗口层，得到制备第一窗口层后的样品；

将制备第一窗口层后的样品在磁控溅射腔室中通入流速为20sccm的氩气，设置样品台加热温度为180℃，打开AZO溅射电源，设置功率为500W，预溅射15min后调整溅射功率为750W，通入氢气，流速为2sccm，开启样品架运动单元，溅射15个循环，关闭AZO溅射电源和气体、加热，得到100nm左右的AZO透明层；待温度降到70℃，获得第二窗口层，得到制备第二窗口层后的样品；

利用电子束蒸发的方法，在所述窗口层的上表面进行蒸镀，得到顶电极层；具体包括：

在制备第二窗口层后的样品上覆盖定制的掩膜版，将其放入电子束镀膜腔室中，真空抽至10^-3Pa以下开始蒸镀，先蒸镀一层1μm的Ni电极，接着蒸镀一层8μm的Al电极，最后再蒸镀一层1μm的Ni电极，得到顶电极层。

2.根据权利要求1所述的阵列式光电型激光功率计，其特征在于，所述底电极层的厚度为0.5μm-1.0μm。

3.根据权利要求1所述的阵列式光电型激光功率计，其特征在于，所述缓冲层的材料为硫化镉。

4.一种阵列式光电型激光功率计的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-3任一项所述的阵列式光电型激光功率计，所述制备方法包括：

确定衬底；

采用磁控溅射的方式，在所述衬底的上表面制备初始底电极，并沿第一方向，利用绿激光在所述初始底电极上以第一预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到底电极层；具体包括：

将衬底用去离子水超声清洗5min，用氮气吹干待用；将洗净的衬底安装在样品架上，利用传送带控制程序将样品架完全送入钼腔室内；通过控制机械泵、罗茨泵、分子泵将溅射腔内真空抽至小于5×10^-3Pa，腔体加热系统温度设置为150℃，待30min后温度稳定开始对Mo靶进行预溅射；预溅射的参数是功率800W，氩气流量为400sccm，腔体内Ar分压为1.0Pa；预溅射10min后，用相同条件开始生长疏松层；疏松层生长完毕后生长致密层，致密层条件参数为：功率3000W，氩气流量为150sccm，腔体内Ar分压为0.6Pa，制备完成后，待样品冷却至室温后将其取出；冷却5-10min后取出样品；在衬底上形成约700nm厚的Mo作为初始底电极，得到制备初始底电极后的样品；

将匀胶机参数设置为转速500r/s，时间10s加转速4000r/s，时间40s，将样品置于匀胶机上，用胶头滴管吸取正光刻胶，均匀涂覆在制备初始底电极后的样品表面，开启旋转；匀胶结束后薄膜约为4μm厚，样品台温度设为120℃，匀完胶的样品放在在加热台上后烘3min进行固胶；固胶后的样品用激光划线系统进行光刻胶曝光，用波长为355nm、功率40％的绿光进行划线，划分线宽为2.54mm；划线结束用显影液显影1min30s，水：磷酸：醋酸为4：5：1的Mo刻蚀液，将Mo刻蚀液：硝酸按100:4的比例配置成Mo刻蚀液，刻蚀40s，最后用丙酮洗掉残余的光刻胶，去离子水清洗表面，氮气吹干，获得底电极层，得到制备底电极层后的样品；

以Cu、Zn、Cd、Sn、Se颗粒为原料，在所述底电极层的上表面蒸镀，得到吸收层；具体包括：

将底电极层样品送入MBE真空镀膜腔体中，放置衬底的样品台和装有各源料的坩埚的源炉开始加热升温；将样品台升温到150℃后，保温15min；待各个源炉的温度分别升至：T_Cu＝1188℃，T_Cd＝269℃，T_Zn＝318℃，T_Sn＝1171℃，T_Se＝258℃，T_NaF＝750℃后，保温20min以确认源炉内源料均匀熔化；保温20min后分别打开Cu、Cd、Zn、Sn、Se源炉上方的挡板，再打开主挡板，计时20min，完成蒸镀；在蒸镀CCZTSe吸收层薄膜后，再非共生长5min的NaF；生长完毕后关闭样品台加热电源，让样品自然降温，冷却至室温后取出，蒸镀的CCZTSe吸收层材料厚度为1μm，获得吸收层，得到制备吸收层后的样品；

利用化学水浴沉积法，在所述吸收层的上表面制备缓冲层；具体包括：

称取0.184g硫酸镉溶于60mL去离子水中配成溶液，量取45mL氨水与之混合，再称取5.694g硫脲溶于150mL去离子水中配成溶液，将制备吸收层后的样品置于反应器中央的样品架上，将配置好的两种溶液倒入反应器，再加入事先量取好的425mL的去离子水，达到所需的反应液浓度；水浴锅提前打开加热与旋转，水温升至69℃后，将反应器皿放进水浴锅，确认磁力搅拌子在反应器皿中央位置，开始沉积薄膜；沉积9min30s后关闭加热和旋转，取出样品，用去离子水冲洗干净样品表面残余的反应液，之后用氮气吹干表面水分，放入180℃烘箱中空气退火2min30s后取出，获得缓冲层，得到制备缓冲层后的样品；

采用磁控溅射的方式，在所述缓冲层上表面制备初始窗口层；沿第二方向，利用绿激光在所述初始窗口层上以第二预设宽度为单位进行湿法刻蚀，得到窗口层；所述第一方向在水平面的投影与所述第二方向在所述水平面的投影互相垂直；具体包括：

将制备缓冲层后的样品送入磁控溅射腔室中，腔室真空低于10^-4Pa时开始溅射；通入高纯氩气和氧气，流速分别为20sccm和2sccm，调整插板阀使腔室真空为0.1Pa，打开i-ZnO溅射电源，设置功率为120W，预溅射5min后打开样品架运动单元，先溅射4个循环的i-ZnO，将功率调整为220W继续溅射26个循环，关闭i-ZnO溅射电源和气体，获得第一窗口层，得到制备第一窗口层后的样品；

将制备第一窗口层后的样品在磁控溅射腔室中通入流速为20sccm的氩气，设置样品台加热温度为180℃，打开AZO溅射电源，设置功率为500W，预溅射15min后调整溅射功率为750W，通入氢气，流速为2sccm，开启样品架运动单元，溅射15个循环，关闭AZO溅射电源和气体、加热，得到100nm左右的AZO透明层；待温度降到70℃，获得第二窗口层，得到制备第二窗口层后的样品；

利用电子束蒸发的方法，在所述窗口层的上表面进行蒸镀，得到顶电极层；具体包括：

在制备第二窗口层后的样品上覆盖定制的掩膜版，将其放入电子束镀膜腔室中，真空抽至10^-3Pa以下开始蒸镀，先蒸镀一层1μm的Ni电极，接着蒸镀一层8μm的Al电极，最后再蒸镀一层1μm的Ni电极，得到顶电极层。