JPH1046326A - Method for forming thin film of calcopyrite type compound - Google Patents

Method for forming thin film of calcopyrite type compound

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JPH1046326A
JPH1046326A JP19940696A JP19940696A JPH1046326A JP H1046326 A JPH1046326 A JP H1046326A JP 19940696 A JP19940696 A JP 19940696A JP 19940696 A JP19940696 A JP 19940696A JP H1046326 A JPH1046326 A JP H1046326A
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JP
Japan
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film
substrate
based alloy
type compound
thin film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19940696A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sano
寛幸 佐野
Hiroshi Hirasawa
洋 平澤
Kenichi Kondo
健一 近藤
Susumu Nakamura
奨 中村
Katsuaki Sato
勝昭 佐藤
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a thin film of a calcopyrite type compound on an inexpensive substrate at a comparatively low temp. and at a low cost. SOLUTION: In this method, the thin film of the calcopyrite type compound shown by formula: Cu(Inx Ga1-x )(SySe1-y )2 , (0<=X<=1, 0<=Y<=1) is formed on the substrate by a cluster ion beam method. In this case, the substrate 19 is placed in a hermetically sealed vacuum vessel 12 and individual materials constituting the thin film of the calcopyrite type compound are jetted in the hermetically sealed vacuum vessel 12 to form lumpy atomic groups and the Cu(Inx Ga1-x )(SySe1-y )2 film is formed on the substrate 19 by ionizing and accelerating the respective atomic groups. After start of the film-forming, at a time point when time within a range of 1/3 to 2/3 of whole period of the film-forming passes, vapor deposition rate of Cu based alloy is made relatively lower to that of InGa based alloy and, at the same time, the ionization current of the Cu based alloy is controlled so that the ionization current compared to ionization current of the InGa based alloy is changed from a relatively higher state to a lower state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クラスタイオンビ
ーム法によるCu(Inx Ga1-x )(Sy Se 1-y
2 のカルコパイライト型化合物の薄膜の製造方法に関す
る。
The present invention relates to a cluster ion beam.
Cu (In)xGa1-x) (SySe 1-y)
TwoMethod for producing thin film of chalcopyrite type compound
You.

【0002】[0002]

【従来の技術】将来の薄膜太陽電池の活性層の材料とし
て有望なカルコパイライト型化合物において、高効率を
実現するためにはバンドギャップが1.5eVに近い材
料が望ましい。そのバンドギャップに近い値を有する材
料としてCu(Inx Ga1-x)(Sy Se1-y 2
(ここで、0≦x≦1で、0≦y≦1)が期待できる。
2. Description of the Related Art For a chalcopyrite type compound which is promising as a material for an active layer of a future thin film solar cell, a material having a band gap close to 1.5 eV is desirable in order to realize high efficiency. As a material having a value close to the band gap Cu (In x Ga 1-x ) (S y Se 1-y) 2 film (here, at 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) can be expected.

【0003】上記カルコパイライト型化合物の薄膜を成
膜する従来の技術としては、蒸着法やプリカーサ法など
がある。
Conventional techniques for forming a thin film of the chalcopyrite-type compound include a vapor deposition method and a precursor method.

【0004】蒸着法では、薄膜を構成する各元素(C
u,In,Ga,S,Se又はそれらの化合物)を真空
密閉容器中で同時に蒸発させて、基板温度を500℃以
上にすることにより、結晶粒径1μm以上で異相のない
単相の良質のカルコパイライト型化合物を成膜できた。
[0004] In the vapor deposition method, each element (C
u, In, Ga, S, Se or a compound thereof) is simultaneously evaporated in a vacuum-sealed vessel to raise the substrate temperature to 500 ° C. or higher, thereby obtaining a single-phase, high-quality single-phase high-quality crystal having a grain size of 1 μm or more. A chalcopyrite type compound could be formed.

【0005】また、プリカーサ法では上記の各構成元素
を個別に順番に基板上に堆積させ、SまたはSeを含む
蒸気雰囲気中で500℃以上でアニールを行うことでカ
ルコパイライト型化合物を得ることができた。
In the precursor method, the above-mentioned constituent elements are individually deposited on a substrate in order and then annealed at 500 ° C. or more in a steam atmosphere containing S or Se to obtain a chalcopyrite-type compound. did it.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような従
来の技術では、薄膜太陽電池の材料として良好な結晶を
得るためには、500℃以上の高温が必要となる。この
温度では、熱変形等の問題から低コストのソーダライム
ガラスが使用できず、高価なガラスを使用せざるを得な
い。その為に、太陽電池として一番重要な低コスト化の
障害となる。
In the prior art described above, a high temperature of 500 ° C. or more is required to obtain a good crystal as a material for a thin-film solar cell. At this temperature, low-cost soda-lime glass cannot be used due to problems such as thermal deformation, and expensive glass must be used. Therefore, it becomes the most important obstacle to cost reduction as a solar cell.

【0007】本発明は、例えばソーダライムガラスのよ
うな安価な基板上に比較的低温度で低コストでCu(I
x Ga1-x )(Sy Se1-y 2 薄膜を成膜する方法
を提供することを目的とする。
The present invention provides a method for producing Cu (I) at a relatively low temperature and a low cost on an inexpensive substrate such as soda lime glass.
and to provide a n x Ga 1-x) ( S y Se 1-y) a method of forming a 2 thin film.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のカルコパイライ
ト型化合物薄膜の成膜方法は、クラスタイオンビーム法
によりCu(Inx Ga1-x )(Sy Se1-y 2 で示
される(0≦x≦1で、0≦y≦1)カルコパイライト
型化合物の薄膜を基板上に成膜する方法であって、基板
を真空にした密閉容器中に置き、前記カルコパイライト
型化合物の薄膜を構成する個々の材料を前記密閉容器中
で噴射させ、真空中での断熱膨張による過冷却作用によ
って前記個々の材料の原子が緩く結合した塊状原子団を
形成し、該原子団をそれぞれイオン化して加速すること
により前記基板上に前記Cu(Inx Ga1-x )(Sy
Se1-y 2 膜を成膜する工程において、成膜を開始し
た後、全成膜期間の1/3から2/3の範囲の時間が経
過した時点で、Cu系合金の蒸着レートをInGa系合
金の蒸着レートに対して相対的に低くすると同時に、C
u系合金のイオン化電流をInGa系合金のイオン化電
流に対して相対的に高い状態にあったものから低い状態
に変更するように制御する。
The method of forming a chalcopyrite-type compound thin film of the present invention is represented by Cu (In x Ga 1 -x ) (S y Se 1 -y ) 2 by a cluster ion beam method. 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) A method of forming a thin film of a chalcopyrite-type compound on a substrate, wherein the substrate is placed in a vacuum-sealed container, and the thin film of the chalcopyrite-type compound is removed. The constituent individual materials are sprayed in the closed container, and the supercooling effect of the adiabatic expansion in a vacuum forms a loosely bonded massive atomic group of atoms of the individual material, and the atomic groups are ionized respectively. By accelerating, the Cu (In x Ga 1 -x ) (S y
In the process of forming the Se 1-y ) 2 film, the deposition rate of the Cu-based alloy is reduced after the start of the film formation and when a time in the range of 3 to / of the entire film formation period has elapsed. While lowering the deposition rate of the InGa-based alloy relatively,
Control is performed so that the ionization current of the u-based alloy is changed from a state relatively higher than that of the InGa-based alloy to a lower state.

【0009】上記カルコパイライト型化合物の薄膜を構
成する蒸着材料をそれぞれ個別の蒸着源から蒸発させて
基板に照射して成膜する工程において、工程の途中でC
u系合金の蒸着レートをInGa系合金の蒸着レートに
対して相対的に低くすることによりCuリッチ組成から
Inリッチ組成に変更すると同時に、Cu系合金のイオ
ン化電流をInGa系合金のイオン化電流に対して相対
的に高い状態にあったものから低い状態に変更するよう
に制御することで粒径の大きな単相の良質の結晶が低温
度で成膜できる。
In the step of evaporating the vapor deposition material constituting the thin film of the chalcopyrite type compound from individual vapor deposition sources and irradiating the substrate with a film to form a film, C
At the same time as changing the Cu-rich composition to the In-rich composition by lowering the deposition rate of the u-based alloy relative to the deposition rate of the InGa-based alloy, the ionization current of the Cu-based alloy is reduced with respect to the ionization current of the InGa-based alloy. Thus, by controlling the state from a relatively high state to a low state, a single-phase high-quality crystal having a large grain size can be formed at a low temperature.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のカルコパイライ
ト型化合物すなわち、Cu(Inx Ga1-x)(Sy
1-y 2 膜(ここで、0≦x≦1で、0≦y≦1)を
成膜するために使用されるクラスタイオンビーム法(I
CB法)による成膜装置の概略構成を示す図である。
FIG. 1 shows a chalcopyrite type compound of the present invention, namely, Cu (In x Ga 1 -x ) (S y S
e 1−y ) 2 film (where 0 ≦ x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 1) cluster ion beam method (I
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a film forming apparatus using a CB method.

【0011】この装置は真空ポンプを含む真空装置11
と、これに接続された密閉可能な真空容器12からな
る。真空容器12内には、薄膜を構成する蒸着原料を入
れた個別のるつぼ13a,13b及び13cが配置され
る。この実施例では、CuIn(SSe)2 膜を成膜す
るために、るつぼ13aにCuが、13bにSeが、さ
らに13cにIn2 3 が入れられている。
This device is a vacuum device 11 including a vacuum pump.
And a hermetically sealable vacuum vessel 12 connected thereto. In the vacuum vessel 12, individual crucibles 13a, 13b, and 13c containing vapor deposition materials constituting a thin film are arranged. In this embodiment, in order to form a CuIn (SSe) 2 layer, Cu crucible 13a is, Se and 13b is, an In 2 S 3 is placed in more 13c.

【0012】ここで、ICB法による成膜の原理につい
て簡単に説明する。まず、膜の原料(Cu,In,Se
等)を各々個別の密閉型るつぼに入れ、このるつぼに設
けた噴射ノズルからその原料の蒸気を高真空中に噴射さ
せる。噴射された原料蒸気は、高真空中での断熱膨張に
よる過冷却現象(作用)により5×102 〜2×10 3
個程度の原子が緩く結合した塊状原子集団(クラスタ)
を形成する。このクラスタをイオン化して加速すること
により、基板上に例えばCuIn(SSe)2膜が成膜
される。
Here, the principle of film formation by the ICB method will be described.
It will be explained briefly. First, film raw materials (Cu, In, Se)
) Are placed in individual closed crucibles and placed in this crucible.
The raw material vapor is injected into the high vacuum
Let The injected raw material vapor is used for adiabatic expansion in high vacuum.
5 × 10 due to supercooling phenomenon (action)Two~ 2 × 10 Three
Lumped atomic cluster (cluster) in which about atoms are loosely bonded
To form Ionizing and accelerating this cluster
For example, CuIn (SSe)TwoFilm formed
Is done.

【0013】その成膜の際、上記イオン化したクラスタ
は、基板に衝突する際に壊れて個々の原子になり、その
入射エネルギが、原子が基板表面でマイグレエーション
するための拡散エネルギに変換される。このとき、イオ
ン化の量はイオン化電流で、入射エネルギは加速電圧で
それぞれ制御することができる。
At the time of the film formation, the ionized cluster is broken into individual atoms upon collision with the substrate, and the incident energy is converted into diffusion energy for the atoms to migrate on the substrate surface. . At this time, the amount of ionization can be controlled by the ionization current, and the incident energy can be controlled by the acceleration voltage.

【0014】このようなマイグレーション効果によって
Cu(Inx Ga1-x )(Sy Se 1-y 2 のカルコパ
イライト型化合物混晶が得られる。その際に熱エネルギ
の代わりにイオン化による運動エネルギを利用している
ために、大きな熱エネルギを必要としない。このため
に、成膜条件としては200〜400℃以下の低温度で
比較的良好な結晶を得ることが可能となる。
With such a migration effect,
Cu (InxGa1-x) (SySe 1-y)TwoCarcopa
A mixed crystal of an illite type compound is obtained. Heat energy
Uses kinetic energy due to ionization instead of
Therefore, no large heat energy is required. For this reason
In addition, as a film forming condition, a low temperature of 200 to 400 ° C. or less
Relatively good crystals can be obtained.

【0015】上記真空容器12内のるつぼ13a,13
b及び13cの上部には、それぞれイオン化用電子エミ
ッタ14a,14b,14c、イオン化用電子引出グリ
ット15a,15b,15c、及び加速電極16a,1
6b,16cが設けられている。また、これらのるつぼ
13a,13b及び13cの上方には、水晶結晶板から
なる膜厚センサ17が配置され、更にその上方にモータ
18によって回転する基板19が配置されており、ラン
プ20により基板19が加熱されるようになっている。
基板19の下方に開閉可能なシャッタ21が配置されて
おり、シャッタ21を開閉することにより蒸着を制御す
ることができる。
The crucibles 13a, 13 in the vacuum vessel 12
Above the b and 13c, the ionization electron emitters 14a, 14b and 14c, the ionization electron extraction grids 15a, 15b and 15c, and the accelerating electrodes 16a and 1c, respectively.
6b and 16c are provided. Above these crucibles 13a, 13b and 13c, a film thickness sensor 17 made of a quartz crystal plate is arranged, and further above that, a substrate 19 rotated by a motor 18 is arranged. Is to be heated.
An openable and closable shutter 21 is disposed below the substrate 19, and the evaporation can be controlled by opening and closing the shutter 21.

【0016】次に、上記のICB装置を用いてCuIn
(SSe)2 膜を成膜した実験結果について説明する。
るつぼ13aにCuが、13bにSeが、さらに13c
にIn2 3 が入れられる。基板19は表面にMoをコ
ーティングしたソーダライムガラスである。基板温度は
200〜400℃の間で条件を変えて行った。加速電極
16a,16b,16cに負バイアスを印加してイオン
化したクラスタを加速した。
Next, using the above ICB apparatus, CuIn
An experimental result of forming the (SSe) 2 film will be described.
Cu in crucible 13a, Se in 13b, and 13c
Is filled with In 2 S 3 . The substrate 19 is soda-lime glass having Mo coated on the surface. The substrate temperature was changed between 200 and 400 ° C. under different conditions. A negative bias was applied to the acceleration electrodes 16a, 16b, 16c to accelerate the ionized cluster.

【0017】この成膜工程の間に、Cu系合金の蒸着レ
ートをInGa系合金の蒸着レートに対して相対的に低
くする(Cu系合金の蒸着レートを下げるか、あるいは
InGa系合金の蒸着レートを上げる。)ことにより、
Cuリッチ組成からInリッチ組成に変更すると同時
に、Cu系合金のイオン化電流ICUをInGa系合金の
イオン化電流IINに対して相対的に高い状態(ICU>I
IN)にあったものから低い状態(ICU<IIN)に変更す
る。このように蒸着レートとイオン化電流を同期させて
制御する。蒸着レートおよびイオン化電流の切替えは、
蒸着開始後、全蒸着時間の1/3〜2/3だけ経過した
時期に行う。
During this film forming step, the deposition rate of the Cu-based alloy is made relatively lower than the deposition rate of the InGa-based alloy (the deposition rate of the Cu-based alloy is reduced or the deposition rate of the InGa-based alloy is reduced). Is raised.)
And at the same time changed from Cu-rich composition in the In-rich composition, a relatively high state ionization current I CU of Cu-based alloy with respect to the ionization current I IN of InGa alloy (I CU> I
IN )) to a lower state (I CU <I IN ). Thus, the vapor deposition rate and the ionization current are controlled in synchronization. Switching of deposition rate and ionization current
After the start of vapor deposition, it is performed at a time when 1/3 to 2/3 of the total vapor deposition time has elapsed.

【0018】実際の実験では、全体の蒸着時間を120
分としたときに、Cuの蒸着レートを2Å/sでイオン
化電流ICU=150mA、Inの蒸着レートを2Å/s
でイオン化電流IIN=50mAで蒸着を開始し、蒸着開
始から40分〜80分経過した時点で、Cuの蒸着レー
トを2Å/sでイオン化電流ICU=50mA、Inの蒸
着レートを4Å/sでイオン化電流IIN=200mAと
してCuIn(SSe)2 膜を成膜した。Cuのるつぼ
13aの温度は蒸着レート変更の前後で1360℃一定
とし、In2 3 のるつぼ13cの温度は、蒸着レート
変更前において740℃、変更後において770℃とし
た。その後、表面に生成された余分のCuSSe系化合
物をKCNを用いて取り除いた。その結果、結晶の粒径
が1μm以上で単相のカルコパイライト型化合物が得ら
れた。
In an actual experiment, the total deposition time was set to 120
Min, the deposition rate of Cu is 2 ° / s, the ionization current I CU = 150 mA, and the deposition rate of In is 2 ° / s.
To start vapor deposition at an ionization current I IN = 50 mA, and when 40 to 80 minutes have passed since the start of vapor deposition, the deposition rate of Cu was 2 ° / s, the ionization current I CU = 50 mA, and the vapor deposition rate of In was 4 ° / s. Then, a CuIn (SSe) 2 film was formed at an ionization current I IN = 200 mA. The temperature of the crucible 13a of Cu was constant at 1360 ° C. before and after the change of the deposition rate, and the temperature of the crucible 13c of In 2 S 3 was 740 ° C. before the change of the deposition rate and 770 ° C. after the change. Thereafter, excess CuSSe-based compounds generated on the surface were removed using KCN. As a result, a single-phase chalcopyrite-type compound having a crystal grain size of 1 μm or more was obtained.

【0019】図2(A)に比較のために行った従来の蒸
着法により成膜したカルコパイライト型化合物の結晶表
面のSEM像(走査型電子顕微鏡像)を示し、図2
(B)に上記ICB法を使用した本発明の実施例により
作製したCuIn(SSe)2 膜のSEM像を示す。図
2(A)の従来の蒸着法では粒径が0.5μm以下の膜
しか得られなかった。
FIG. 2A shows an SEM image (scanning electron microscope image) of the crystal surface of a chalcopyrite-type compound formed by a conventional vapor deposition method for comparison.
(B) shows an SEM image of the CuIn (SSe) 2 film manufactured according to the example of the present invention using the ICB method. With the conventional vapor deposition method shown in FIG. 2A, only a film having a particle size of 0.5 μm or less was obtained.

【0020】図3に上記、実施例のICB法により基板
温度を200℃(同図(A))と350℃(同図
(B))とで実験して得たCuIn(SSe)2 膜のS
EM像を示す。この写真から、基板温度を200℃とす
ると350℃とした場合に比べて結晶性が悪くなってい
ることがわかる。その他の温度で成膜したCuIn(S
Se)2 膜のSEM像から蒸着時の基板温度を200℃
よりも高くすることが好ましいことがわかった。
FIG. 3 shows a CuIn (SSe) 2 film obtained by conducting experiments at a substrate temperature of 200 ° C. (FIG. 2A) and 350 ° C. (FIG. 2B) by the ICB method of the above embodiment. S
3 shows an EM image. From this photograph, it can be seen that when the substrate temperature is 200 ° C., the crystallinity is worse than when the substrate temperature is 350 ° C. CuIn (S
Se) From the SEM image of the two films, set the substrate temperature at the time of vapor deposition to 200 ° C.
It has been found that it is preferable to make the height higher than the above.

【0021】また、基板として安価なソーダガラス等を
使用するためには、基板温度を400℃以下とすること
が好ましい。
In order to use inexpensive soda glass or the like as the substrate, the substrate temperature is preferably set to 400 ° C. or less.

【0022】また、図4に、実施例の方法で基板温度の
値を変えて作製したCuIn(SSe)2 膜のX線回折
スペクトル(112)の測定結果を示す。この結果から
も基板温度が200℃では(112)に対応するピーク
が弱まっていることが確認できた。
FIG. 4 shows the measurement results of the X-ray diffraction spectrum (112) of the CuIn (SSe) 2 film produced by changing the substrate temperature by the method of the embodiment. From this result, it was confirmed that the peak corresponding to (112) was weakened when the substrate temperature was 200 ° C.

【0023】上記実施例では、蒸着レート変更前のC
u:In2 3 の蒸着レートを1:1、変更後のCu:
In2 3 の蒸着レートを1:2としたが、蒸着レート
変更後のIn2 3 の蒸着レートに対するCuの蒸着レ
ートの比が、蒸着レート変更前のそれよりも小さくなる
ようにすればよい。蒸着レート変更前のCu:In2
3 の蒸着レートの好適な範囲は1:(1〜2)蒸着レー
ト変更後のそれは1:(2〜3)である。
In the above embodiment, C before the deposition rate is changed
u: InTwoSThreeOf 1: 1, and the changed Cu:
InTwoSThreeThe deposition rate was 1: 2, but the deposition rate was
In after changeTwoSThreeDeposition rate of Cu with respect to deposition rate of
Rate is lower than before changing the deposition rate
What should I do? Cu: In before changing the deposition rateTwoS
ThreeThe preferred range of the evaporation rate is 1: (1-2) evaporation rate.
After the change, it is 1: (2-3).

【0024】なお、実施例ではCuIn(SSe)2
の成膜の場合を例にして説明したが、本発明は、他のC
u(Inx Ga1-x )(Sy Se1-y 2 で表されるカ
ルコパイライト型混晶(ここで、0≦x≦1で、0≦y
≦1)の薄膜を作製する場合にも適用でき同様な効果を
得ることができることは言うまでもない。その場合、る
つぼの原料や数、またイオン化電流や蒸着レートが成膜
結晶に応じて適宜選択されるであろう。
In the embodiment, the case of forming a CuIn (SSe) 2 film has been described as an example.
chalcopyrite-type mixed crystal represented by u (In x Ga 1-x ) (S y Se 1-y ) 2 (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y
Needless to say, the present invention can be applied to the case of producing a thin film of ≦ 1) and the same effect can be obtained. In that case, the raw materials and the number of the crucibles, the ionization current and the deposition rate will be appropriately selected according to the crystal to be formed.

【0025】以上の説明における材料や数値はあくまで
も例示であって、本発明は説明した実施例に限るもので
はなく、以上の開示に基づいて当業者であれば様々な改
良や変更が可能であることは言うまでもない。
The materials and numerical values in the above description are merely examples, and the present invention is not limited to the described embodiments. Various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the above disclosure. Needless to say.

【0026】[0026]

【発明の効果】ICB法による成膜工程の途中でCu系
合金の蒸着レートをInGa系合金の蒸着レートに対し
て相対的に低くすることによりCuリッチ組成からIn
リッチ組成に変更すると同時に、Cu系合金のイオン化
電流をInGa系合金のイオン化電流に対して相対的に
高い状態にあったものから低い状態に変更するように制
御することで粒径の大きな単相の良質の結晶が低温度で
成膜できる。
According to the present invention, the deposition rate of the Cu-based alloy is made relatively lower than the deposition rate of the InGa-based alloy during the film forming process by the ICB method, so that the Cu-rich composition can be changed to the In-based alloy.
At the same time as changing to a rich composition, a single phase having a large grain size is controlled by changing the ionization current of the Cu-based alloy from a state relatively higher than that of the InGa-based alloy to a lower state. Can be formed at a low temperature.

【0027】従って、安価なソーダライムガラスを基板
に使用することができ、太陽電池などに本発明の薄膜を
使用した場合に高効率で安価な太陽電池が製造できる。
Therefore, inexpensive soda lime glass can be used for the substrate, and when the thin film of the present invention is used for a solar cell or the like, a highly efficient and inexpensive solar cell can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の成膜方法で使用されるクラスタイオン
ビーム装置の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cluster ion beam apparatus used in a film forming method of the present invention.

【図2】従来の蒸着法により作製した膜の表面と、本発
明の方法により作製した膜の表面のSEM像を示す。
FIG. 2 shows SEM images of the surface of a film produced by a conventional vapor deposition method and the surface of a film produced by the method of the present invention.

【図3】成膜時の基板温度を変えた時の膜の表面のSE
M像を示す。
FIG. 3 shows the SE of the film surface when the substrate temperature during film formation is changed.
An M image is shown.

【図4】基板温度の変化に対するCuIn(SSe)2
膜のX線回折スペクトル(112)パターンである。
FIG. 4 shows CuIn (SSe) 2 for a change in substrate temperature.
It is an X-ray diffraction spectrum (112) pattern of a film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・・・・・真空装置 12・・・・・・・密閉容器 13a,13b,13c・・・るつぼ 14a,14b,14c・・・電子エミッタ 15a,15b,15c・・・イオン化用電子引出グリ
ット 16a,16b,16c・・・加速電極 17・・・・・・・膜厚センサ 18・・・・・・・モータ 19・・・・・・・基板 20・・・・・・・加熱用ランプ
11 vacuum device 12 closed container 13a, 13b, 13c crucible 14a, 14b, 14c electron emitter 15a, 15b, 15c electron for ionization Drawing grit 16a, 16b, 16c Accelerating electrode 17 Film thickness sensor 18 Motor 19 Substrate 20 Heating Lamp

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 奨 神奈川県横浜市港北区下田町6−12−27 (72)発明者 佐藤 勝昭 神奈川県川崎市麻生区上麻生1087−169 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Nakamura Satoru 6-12-27, Shimoda-cho, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture (72) Inventor, Katsuaki Sato 1087-169, Kami-Aso, Aso-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クラスタイオンビーム法によりCu(I
x Ga1-x )(SySe1-y 2 で示される(0≦x
≦1で、0≦y≦1)カルコパイライト型化合物の薄膜
を基板上に成膜する方法であって、基板を真空にした密
閉容器中に置き、前記カルコパイライト型化合物の薄膜
を構成する個々の材料を前記密閉容器中で噴射させ、真
空中での断熱膨張による過冷却作用によって前記個々の
材料の原子が緩く結合した塊状原子団を形成し、該原子
団をそれぞれイオン化して加速することにより前記基板
上に前記Cu(Inx Ga1-x )(Sy Se1-y 2
を成膜する工程において、成膜を開始した後、全成膜期
間の1/3から2/3の範囲の時間が経過した時点で、
Cu系合金の蒸着レートをInGa系合金の蒸着レート
に対して相対的に低くすると同時に、Cu系合金のイオ
ン化電流をInGa系合金のイオン化電流に対して相対
的に高い状態にあったものから低い状態に変更するよう
に制御するカルコパイライト型化合物薄膜の成膜方法。
1. The method according to claim 1, wherein Cu (I) is formed by a cluster ion beam method.
nx Ga 1-x ) (S y Se 1-y ) 2 (0 ≦ x
≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) A method of forming a thin film of a chalcopyrite-type compound on a substrate, wherein the substrate is placed in a vacuum-sealed container to form an individual thin film of the chalcopyrite-type compound. Is sprayed in the closed container, and a supercooling effect due to adiabatic expansion in a vacuum forms a massive atomic group in which atoms of the individual materials are loosely bonded, and ionizes and accelerates each atomic group. In the step of forming the Cu (In x Ga 1-x ) (S y Se 1-y ) 2 film on the substrate by When the time in the range of 3 has passed,
The deposition rate of the Cu-based alloy is made relatively lower than the deposition rate of the InGa-based alloy, and at the same time, the ionization current of the Cu-based alloy is relatively lower than that of the InGa-based alloy. A method for forming a chalcopyrite-type compound thin film that is controlled to change to a state.
【請求項2】 前記成膜する工程において、前記基板の
温度を400℃以下でかつ200℃を越えるように制御
することを特徴とする請求項1記載のカルコパイライト
型化合物薄膜の成膜方法。
2. The method for forming a chalcopyrite-type compound thin film according to claim 1, wherein in the step of forming the film, the temperature of the substrate is controlled to be 400 ° C. or lower and higher than 200 ° C.
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