溅射气压对单靶磁控溅射制备的Cu2ZnSnS4薄膜结构及性能的影响

文斌; 刘超前; 王楠; 刘世民; 王华林; 姜薇薇; 丁万昱; 柴卫平

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溅射气压对单靶磁控溅射制备的Cu2ZnSnS4薄膜结构及性能的影响

首发时间：2016-05-19

文斌 ¹
文斌（1988－），男，博士研究生，主要从事薄膜太阳能电池研究
刘超前 ¹
刘超前（1980－），男，副教授，主要从事光电材料与器件研究
王楠 ¹ 刘世民 ¹ 王华林 ¹ 姜薇薇 ¹ 丁万昱 ¹ 柴卫平 ¹

1、大连交通大学材料科学与工程学院，大连 116028

摘要：本文基于脉冲直流磁控溅射技术，利用自制单一Cu2ZnSnS4 (CZTS)陶瓷靶材于室温下在普通纳钙玻璃上沉积了CZTS薄膜，主要研究了沉积过程中溅射气压对薄膜成分、物相、微观组织结构、电学性能等的影响。结果表明，所沉积的薄膜物相均以锌黄锡矿型晶体结构为主，仅含有微量CuxS杂相。所沉积的薄膜中S元素和Zn元素含量随溅射气压的升高而略有降低、Cu元素的含量总体上随溅射气压的升高而升高、Sn元素的含量随溅射气压未呈现明显变化。此外，溅射气压还严重影响薄膜的择优取向。即，当溅射气压为0.4 Pa时，所沉积的薄膜具有(220)面择优取向；当溅射气压大于等于0.6 Pa时，薄膜则具有(112)面择优取向。研究结果还表明，薄膜中的颗粒尺寸及晶粒尺寸均随溅射气压的升高而减小；所沉积薄膜的电学性能与薄膜中元素含量密切相关。

关键词：薄膜 Cu2ZnSnS4 脉冲直流磁控溅射单一四元靶材溅射气压择优取向

For information in English, please click here

Influence of sputtering pressure on the structure and properties of Cu2ZnSnS4 thin films prepared by pulsed DC magnetron sputtering from a single quaternary target

Wen Bin ¹
文斌（1988－），男，博士研究生，主要从事薄膜太阳能电池研究
Liu Chaoqian ¹
刘超前（1980－），男，副教授，主要从事光电材料与器件研究
Wang Nan ¹ Liu Shimin ¹ Wang Hualin ¹ Jiang Weiwei ¹ Ding Wanyu ¹ Chai Weipin ¹

1、School of Materials Science and Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028

Abstract：Cu2ZnSnS4 (CZTS) films were prepared at room temperature by pulsed DC magnetron sputtering from a single quaternary target, and the effects of sputtering pressure on the composition, phase, microstructure and electrical properties of the deposited GIGS films were investigated. The results indicated that the dominant phase in the deposited films was Kesterite structure, where only has the trace impurity phase of CuxS. The contents of S and Zn elements in the deposited films slightly decreased with increasing sputtering pressure, but the content of Cu element in the deposited films increased with increasing sputtering pressure. The content of Sn element in the deposited films did not significantly change with the sputtering pressure. Moreover, the preferred orientation of the deposited films was seriously affected by the sputtering pressure. Namely, when the sputtering pressure was 0.4 Pa, the deposited film was (220)-oriented. When the sputtering pressure was equal to or greater than 0.6 Pa, the deposited films were (112)-oriented. In addition, the granule size and the grain size in the deposited films decreased with increasing sputtering pressure. The electrical properties of the deposited films were closely related to the composition of the films.

Keywords： Thin film Cu2ZnSnS4 Pulsed DC magnetron sputtering single quaternary target Sputtering pressure Preferred orientation

基金：

1. 高等学校博士学科点专项科研基金（20122124110004）

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文斌，刘超前，王楠，等. 溅射气压对单靶磁控溅射制备的Cu2ZnSnS4薄膜结构及性能的影响[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2016-05-19]. https://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201605-663.

No.4689545104702914****

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论文编号	201605-663
论文题目	溅射气压对单靶磁控溅射制备的Cu2ZnSnS4薄膜结构及性能的影响
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