一种硒半导体薄膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110863177A(43)申请公布日2020.03.06(21)申请号201911075887.X(22)申请日2019.11.06(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人尹行天文森陈武磊阙文修(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人段俊涛(51)Int.Cl.C23C14/06(2006.01)C23C14/24(2006.01)C23C14/58(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种硒半导体薄膜的制备方法(57)摘要一种硒半导体薄膜的制备方法，首先清洗纯玻璃基片或ITO基片；其次将称量好的硒粉体的和基片放置在石英管的相应位置；然后对腔体抽真空，在较低温度下(接近室温)以一定升温速率给气氛炉升温，到达一定温度后，保温几分钟，保温结束立刻打开气氛炉上盖，使腔体快速降温冷却至室温后，将基片取出，完成薄膜沉积得到硒半导体薄膜，再将沉积得到的薄膜在空气气氛中一定温度下退火一定时间。本发明的优点是：(1)操作简单，重复性高，薄膜制备过程用时少、效率高，对实验设备及环境要求较低；(2)制备的硒半导体薄膜形貌规则、薄厚均匀。CN110863177ACN110863177A权利要求书1/1页1.一种硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，将纯玻璃基片或ITO基片清洗吹干待用；步骤2)，取硒粉置于圆柱形开口石英坩埚中，将石英坩埚放置于刚玉方舟中央；步骤3)，将石英管置于双温区管式气氛炉上，再将所述刚玉方舟放置于石英管中气氛炉右温区中央位置，将纯玻璃基片或ITO基片固定在倾斜的石墨支架上，然后置于石英管的右端与硒粉蒸发源一定距离处；步骤4)，封闭石英管，并用真空泵在石英管腔体最右端对腔体抽真空，使气压降低；将气氛炉升温至210～270℃后，保温1～10min，保温结束立刻打开气氛炉上盖，使腔体快速降温冷却至室温后，将基片取出，完成薄膜沉积；步骤5)，将制备好的薄膜在空气中退火，自然冷却至室温，薄膜制备完成。2.根据权利要求1所述硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，纯玻璃基片或ITO基片先用洗涤剂手工清洗，自来水冲洗两到三次，再用去离子水冲洗两到三次，然后去离子水超声15min，丙酮超声15min，乙醇超声15min，放在干净的乙醇中，之后取出用纯氮气吹干，并臭氧处理15分钟。3.根据权利要求1所述硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，硒粉纯度≥99.9％。4.根据权利要求1所述硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，石英坩埚的直径1.5cm，高2.0cm，壁厚2.5mm，刚玉方舟长3cm，宽1.8cm。5.根据权利要求1所述硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，刚玉方舟距双温区管式气氛炉的非加热区域10cm，所述纯玻璃基片或ITO基片倾斜角度为40°，位于硒粉右侧，与硒粉蒸发源的距离为11～17cm。6.根据权利要求1所述硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，抽真空使气压降低到1.0～9.9Pa，在20～30℃下以5～25℃/min的升温速率给气氛炉升温。7.根据权利要求1所述硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，从开始升温到基片取出之前，腔体气压始终保持在确定数值，左右温区设置参数完全相同。8.根据权利要求1所述硒半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，所述退火温度为150～200℃，时间1～10min。2CN110863177A说明书1/5页一种硒半导体薄膜的制备方法技术领域[0001]本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种硒半导体薄膜的制备方法。背景技术[0002]硒，34号元素，相对分子质量78.96，硒具有光敏性和半导体特性，无毒，在电子工业中常被用来制造光电池、传感器、整流器等。硒在电子工业领域的应用约占总需求的30％。高纯硒和硒合金在光电复印机中是主要吸收光的介质，用于普通纸复印机和激光印刷机的感光器。同时硒可用于可充电锂电池和染料敏化太阳能电池作为阴极和对电极。硒是一种稳定的直接带隙半导体，并具有适当的带隙1.8～2.0eV.因此，硒还可以作为光吸收层，在太阳能电池中产生光生电子空穴对。硒材料成本低廉，熔点也比较低，约217℃，在较低温度下就可以制备和加工硒材料，同时制备硒基太阳能电池的过程成本也比较低。据估计，硒基太阳能电池的最大理论效率约为20％，所以硒基太阳能电池有非常大的发展潜力。目前以硒单质作为光吸收层的太阳能电池的效率，最高可以达到6.5％，距离理论值还有一定的距离，主要原因被认为是硒薄膜的成膜质量不高。目前制备硒单质半导体薄