单靶磁控溅射法制备Cu₂ZnSnS₄薄膜及其异质结光电探测器

林煌丁^1,2，刘相志²，方浩²，周全²，张恩亮²，严鑫¹，冷重钱²，张风燕¹

1. 厦门大学能源学院2. 中国科学院重庆绿色智能技术研究院跨尺度制造技术重庆市重点实验室

摘 要：采用单靶磁控溅射法制备了铜锌锡硫（CZTS）薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱（Raman）、紫外-可见-近红外分光光度计（UV-Vis-NIR）和扫描电镜（SEM）分别对CZTS薄膜的物相结构、光学性能以及表面形貌进行表征,结果表明,退火后的CZTS薄膜具有单一相的锌黄锡矿结构、适合的禁带宽度（1.51eV）以及平整致密的表面形貌。通过制备CZTS/n-Si异质结光电探测器,光电性能测试显示,器件在450,635和980nm波长的光源下均具有良好的光伏效应。在0V偏压,功率密度为3mW/cm²的980nm光源照射条件下,器件的响应的上升时间（τr）和下降时间（τd）分别为τr=41ms,τd=126ms,电流开关比为434.9。CZTS/n-Si异质结结构有利于提高载流子的分离效率,比纯n-Si探测器与纯CZTS探测器具有更大的电流开关比,为低成本、高性能及环境友好光电探测器提供新方案。

关键词：光电探测器;CZTS/n-Si异质结;电流开关比;响应时间;低成本;