AlSb多晶薄膜物相结构的实验研究.pdfVIP

《计量与铡试技术 011年第38卷第2期 A1Sb多晶薄膜物相结构的实验研究 ExperimentalStudyonPhaseandStructureofAISbPolycrystalline Film 夏庚培 冯 良桓 武莉莉 贺剑雄 (四川大学太阳能材料与器件研究所 ，成都，610064；国家光伏产品质量监督检验中心，成都，610200) 摘 要：综合真空共蒸发和磁控溅射的优点，发展了双靶共溅射技术用于制备新型光伏材料AISb多晶薄膜，采用x射线衍射、x射线荧光光谱、俄歇电 子能谱等测试手段结合的分析方法，系统研究了薄膜组分、衬底温度、氧杂质等因素对薄膜物相结构的影响。结果表明，薄膜中m、sb原子接近 1：1 时，不会出现 Al或 sb的结晶峰；衬底温度较高的情况下，形成了A1Sb金属间化合物为主的多晶薄膜，并随着衬底温度的升高其晶粒得以长大；氧严重 影响了A1Sb的生成和结晶。 关键词：A1Sb多晶薄膜；物相结构 ；共溅射技术；金属间化合物 1 引言 45。由图中可以看 出，富 的样 品随着 组分的增加 AISb是具有闪锌矿结构的Ⅲ一V族化合物半导体， 出现 的衍射峰，富Sb的样品也存在类似现象而出现 是一种优越 的新型光电转换材料。 sb峰，只有当组分 比接近50：50才会出现单一AISb多晶相。 2 实验与测试 这种现象与相图规律符合得很好，由AISb的相图我们知道， 2．1 A1Sb薄膜的制备 固相只有3种，即AISb、AI和 sb的结晶相。Al、Sb共熔体为 AISb薄膜采用JGP一450型磁控溅射沉积系统制备。 非化学计量比时，经准平衡过程冷凝下来后将出现 或Sb 靶和Sb靶的纯度均为99．999％。系统本底真空度为 的结晶相。因此，在薄膜制备过程中，只有控制 和Sb的 8×10—4pa，溅射 气气压：0．5Pa；A1靶溅射电压：400V，溅射 组分比接近 1：1，才能得到单一结晶相的A1Sb薄膜。 电流：0．2A～0．3A；Sb靶溅射 电压：420V，溅射电流：0．12A一 0．15A，溅射时间：30rain。其设备装置示意如图1所示。 图2 不同Al、Sb比的Al—sb薄膜的 XRD图谮 3．2 衬底温度的影响 图 1 共溅射沉积装置示惫图 和 sb在低温下很难形成半导体，这在前面共蒸 2．2 测试 发和几何靶溅射中已经得到证实。为了使 和Sb之间 薄膜结构采用丹东仪器厂生产的Y一4Q型x射线 形成共价键，必需给其提供足够的能量。退火处理是一 衍射仪测量 ，薄膜成分用 日本理学公 司生产的 ZSX 个有效的途径，而在共溅射制备 AISb薄膜过程中，进行 primusII荧光光谱分析仪测量，薄膜深度数据采用PHI一 原位退火是一项关键的技术。原位退火指在薄膜生长过 650俄歇电子能谱仪测量。 程中使衬底保持一定的温度，直到沉积过程结束。它不 3 分析与讨论 仅有利于薄膜应力的释放，同时可以促进薄膜的生长，形 3．1 组分的影响 成较大的晶粒，有利于提高薄膜的载流子迁移率。 实验中发现共溅射制备的A1Sb薄膜，其结构与A1／， 共溅射制备过程中，A1Sb薄膜的形成主要经历了这 sb组分比密切相关 ，图2给出了不同AI／Sb组分比的薄 样几个过程：溅射原子在衬底上的吸附(或脱附)及沉积， 膜的XRD衍射图谱 ，其中a为45：55、b为50：50、C为55： 组分原子在衬