溅射生长NMZO薄膜中价电子激发与等离激元增强的研究：用于能量收集应用

摘要： 我们报道了一种在钠掺杂氧化镁锌（NMZO）薄膜中通过溅射激发产生等离激元的新方法。在双离子束溅射系统中，利用次级直接耦合离子源在薄膜生长过程中进行材料溅射，由于薄膜中不同元素的溅射速率差异，导致其组成元素形成纳米团簇，从而产生等离激元。对NMZO中等离激元生成的验证如下：a) 通过紫外光电子能谱测量获得的电子能量损失谱中识别等离激元特征；b) 计算体相价带、表面价带和颗粒等离激元共振能量，并将每个等离激元峰与不同纳米团簇的相应等离激元能量峰对应；c) 采用光谱椭偏仪测量，通过研究不同光学特性来验证等离激元行为。此外，将等离激元特性与碱金属结合对提高太阳能电池性能起着关键作用。因此，探究了作为CIGSe/背接触层之间背散射层的等离激元增强型NMZO，以确定以下额外优势：1) 由于NMZO层中的钠扩散，钠掺入吸收层；2) 在背接触与CIGSe之间加入NMZO层改善CIGSe薄膜的形貌。通过二次离子质谱测量探究钠向吸收层的扩散情况，并利用场发射扫描电子显微镜分析研究在背接触/吸收层之间加入NMZO层对CIGSe形貌的改善。