硫化时间对Cu₂ZnSnS₄薄膜结构和性能的影响

孙亚明^1,2，王佳慧^1,2，于万秋^1,2，王志群³，华中^1,2

1. 吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室2. 吉林师范大学物理国家级实验教学示范中心3. 国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院

摘 要：采用磁控溅射法顺序沉积Cu/Sn/ZnS/Cu/Sn/ZnS/玻璃金属预置层,在530℃经1.5、2.0、3.0 h硫化热处理制备Cu₂ZnSnS₄（CZTS）薄膜,研究硫化时间对CZTS薄膜性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计（UV-VIS）等一系列测试设备对薄膜的结构、组分含量、表面形貌及光学带隙进行表征及计算。研究发现:由于前驱体中Cu₆Sn₅致密层的存在,硫化1.5 h时元素间反应不充分;随着热处理时间的增加,元素间反应更加充分,抑制薄膜中Sn元素的挥发,经2.0、3.0 h硫化热处理后的薄膜为单一CZTS相;同时,随着硫化时间的增加,CZTS薄膜的晶化程度提高,颗粒尺寸和禁带宽度增大。

关键词：Cu2ZnSnS4;薄膜;磁控溅射;硫化;