热氧化法和直流反应磁控溅射法制备了透明导电CdO薄膜

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摘要：本文系统的总结CdO薄膜的各项性质及其应用,对各种CdO薄膜的制备方法进行了详细的调研,同时对CdO薄膜的研究进展和未来的研究方向进行了详细的总结。在此基础上,本文利用热氧化法和直流反应磁控溅射法制备了透明导电CdO薄膜,并研究了各种参数对CdO薄膜的综合性能的影响;研究结果表明:反应磁控溅射方法制备的CdO薄膜的综合性能明显高于热氧化方法制备的CdO薄膜;当氧气流量为20sccm时,衬底温度为200℃时的CdO薄膜的光电性能达到最佳,此时电阻率为1.98x10-4·cm。66423

毕业论文关键词:CdO薄膜；透明导电氧化物薄膜：直流磁控溅射

Abstract: In this paper, the various properties, applications, growth techniques of CdO films and progresses in the research of CdO were reviewed. And CdO films were synthesized on glass substrates by thermal oxidation of metallic Cd films and DCreactive magnetron sputtering. In order to improve the conductivity and transmittance of CdO film,Results show that: The properties of CdO films by DC reactive magnetron sputtering are better than those by thermal oxidation. the lowest resisitivity of 1 .98*10-4 cm was obtained at the optimal parameter (O2 flow rate:20sccm,substrate temperature:200oC), but the transmittance in the range of 500nm-700nm is increased.

Key words: Cdo films; transparent conductive oxide films; DC Magnetron sputtering

1.引言 3

1.1 CdO的性质 3

1.2 CdO薄膜的应用 4

1.3 CdO薄膜的制备方法 4

2 磁控溅射成膜原理与工艺 6

3 磁控溅射薄膜的实验结果与讨论 7

4. 总结与展望 12

参考文献 13

致谢 14

1.引言

太阳能光伏技术是人类在 21 世纪必须掌握的核心技术之-，当今世界环境、经济和能源问题突出，而太阳能的应用是解决能源与环境问题的有效途径，如今，光伏发电技术和太阳能产业的发展蒸蒸日上，但同时还存在-些须待解决的严重问题。太阳能光伏发电组件，分为晶体硅太阳能电池组件和薄膜太阳能电池组件用两类。薄膜太阳能电池使用只有几微米厚的半导体材料,相对于晶硅电池，太阳能薄膜电池理论转换率更高，也更为环保，而且它们的应用更广泛，衬底更灵活，可以应用于太阳能屋顶的屋面材料和双电力发电机。所以，在太阳能电池发展方面，人们在重点研究和发展各种薄膜太阳能电池，侧重研究具有不同光谱响应和不同禁带宽度的复合材料，以制成多结薄膜电池，来进-步提高电池的转换效率和降低成本。因此近几年来,-系列的化合物半导体电池也在迅速的发展。化合物半导体太阳能电池材料-般为直接带隙材料,而且禁带宽度与硅材料相比更加符合太阳光谱。

CdO是-种窄禁带n型半导体化合物,其禁带宽度为2.26eV,对应的吸收波长在550nm右[1],处于太阳光谱在可见光波段能量最强值510nm附近,但是关于CdO作为太阳能电池材料的研究的报导却不多。由于CdO中存在大量的本征福间隙原子和氧空位作为浅施主,使得CdO薄膜在未掺杂的情况下就有很高的电子浓度较好的电学性能,电阻率仅为10-4 cm数量级[2]。CdO薄膜在600-1600nm的波长范围平均透光率达到85％[3]。另外,CdO具有良好的结晶性能,利用磁控溅射法在室温下就能得到结晶取向很好,较高迁移率的薄膜。与其他氧化物相比, CdO是-种廉价的材料,其价格约为$160/kg,可以大规模生产且成本较低。此外,利用溶液法以外的方法就可以制备出高质量的CdO薄膜,如磁控溅射、化学气相沉积,脉冲激光沉积等等,对环境的污染小,形成异质结太阳能电池。