硫化环境对电子束蒸发堆叠金属前驱体制备Cu?ZnSnS?薄膜的影响

摘要： 铜锌锡硫化物（Cu2ZnSnS4；CZTS）因其廉价、无毒且地壳储量丰富的组成元素以及高吸收系数，相较于现有吸收层材料具有显著优势。本研究通过电子束蒸镀制备了玻璃/Cu/Zn/Sn/Cu和玻璃/Cu/Sn/Zn/Cu两种堆叠顺序的前驱体薄膜，并分别在元素硫粉和5% H2S+N2气体环境中以不同升温速率进行硫化处理。采用X射线衍射和拉曼光谱研究了硫化环境及升温速率对CZTS形成的影响，通过场发射扫描电子显微镜和能谱仪分别分析了薄膜形貌与成分。结果表明：低升温速率下硫粉环境中制备的薄膜结晶性更优且杂质相更少。所有薄膜均检测到ZnS相，而仅H2S气体环境中制备的薄膜存在SnS相，由此证实低升温速率的元素硫粉硫化环境最有利于CZTS薄膜形成。最终采用玻璃/Cu/Zn/Sn/Cu前驱体堆叠成功制备出带隙为1.48 eV且含微量ZnS杂质的CZTS薄膜。