磁控濺射法制備硒化銦薄膜與性能研究.pdf

1、In2Se3屬于Ⅲ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體，具有二維層狀結(jié)構(gòu)，使其擁有獨(dú)特的性能，在光電材料，相變存儲(chǔ)介質(zhì)，光傳感器等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。In2Se3具有α、β、γ、δ、κ五中晶體結(jié)構(gòu)，各相之間生成能差異很小，因此單相的In2Se3很難獲得。現(xiàn)有制備In2Se3薄膜普遍存在結(jié)晶質(zhì)量差，成分偏離化學(xué)計(jì)量比，不同課題組獲得的In2Se3薄膜的光電性能差異很大。制備高質(zhì)量單相In2Se3薄膜的工藝條件很苛刻，采用磁控濺射法制備In2Se3薄膜的研

2、究，國際上也很少報(bào)道。
　　本論文采用磁控濺射法制備In2Se3薄膜。研究了濺射功率、襯底溫度、工作氣壓、退火條件對(duì)薄膜相結(jié)構(gòu)、成分、微觀形貌和厚度的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜透過率和光學(xué)帶隙的調(diào)控。研究結(jié)果表明:
　　1.濺射功率對(duì)薄膜的成分有顯著影響，功率超過80 W才能制備出成分符合化學(xué)計(jì)量比的In2Se3薄膜。襯底溫度決定了沉積薄膜的物相，從270℃升高到360℃時(shí)觀察到薄膜由κ-In2Se3相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?In2Se3相。襯底

3、溫度為360℃時(shí)制備出純相的γ-In2Se3，薄膜呈(00l)擇優(yōu)取向，γ-In2Se3的六方層片邊界清晰，帶隙為2.22 eV。
　　2.低溫沉積的In2Se3薄膜為非晶態(tài)，300℃退火后薄膜結(jié)晶，且光吸收限藍(lán)移，原因可能與Na元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入到薄膜中相關(guān)。Na進(jìn)入到薄膜中的含量與初始沉積溫度密切相關(guān)，190℃沉積的非晶In2Se3薄膜退火后得到(00l)擇優(yōu)取向的γ-In2Se3薄膜，薄膜平整致密，光學(xué)帶隙為2.06 eV。