化学浴沉积法制备硫化铅薄膜的研究.PDF

化学浴沉积法制备硫化铅薄膜的研究 郑昕，陈金菊，邓宏* 电子科技大学微电子与固体电子学院，成都 （610054 ） E-mail ：beiran99@126.com 摘 要： 通过化学浴沉积法在普通玻璃基片上制备硫化铅多晶光敏薄膜，采用 X 射 线衍射法（XRD ）和扫描电子显微镜（SEM ）分析薄膜微结构及表面形貌，研究了将 基片浸入反应液的时机，反应液中硫脲的浓度对于沉积的硫化铅薄膜微结构的影响以 及硫脲浓度对于硫化铅薄膜光敏特性的影响。结果表明，反应液配置好后，应将基片 立即浸入反应液中；硫脲浓度越大，在玻璃基片上沉积所得硫化铅薄膜颗粒越小，（200 ） 择优取向越明显，经红外光照之后硫化铅薄膜的电阻变化率越大。 关键词：化学浴沉积法；硫化铅薄膜；光敏特性；硫脲浓度 中图分类号：TB 1. 引言 硫化铅是一种重要的窄禁带半导体材料，在室温时，其能带间隙约为 0.4eV，波尔激 子半径则为相对较大的18nm[1] [2] 。这些性质使硫化铅非常适合应用于红外探测 ；同时，硫 化铅也在如光敏电阻、二极管激光器、湿度及温度传感器[3, 4]等等领域有广泛地应用。硫化 铅的各种性能与其生长环境以及基片的种类紧密相关，因此，很多研究小组在硫化铅的不 同生长工艺上面都做了大量的研究，包括电化学沉积法[5] [6, 7] ，微波加热法 ，以及化学浴沉 [1, 8, 9] 积法（CBD ） 等。CBD 法因其工艺简单，易操控，不需要复杂设备，可生长大面积高 质量硫化铅薄膜而在近期受到广泛关注。 由化学浴沉积法制备的硫化铅薄膜的微结构、表面形貌及光敏性能与生长环境有非常 大的关系。本文研究了将基片浸入反应液的时机对于成膜的影响，反应液中硫脲的浓度对 于沉积的硫化铅薄膜的表面形貌和微结构的影响，测试了薄膜的红外光敏特性，优化了工 艺参数。 2. 试验方法 2.1 制备硫化铅薄膜 通过化学浴沉积法，在普通玻璃基片上生长硫化铅薄膜。先将NaOH 溶液（浓度0.55M ） 与Pb(NO ) （浓度0.165M ）溶液混合并搅拌使其充分反应，再将混合液加入SC(NH ) （浓 3 2 2 2 度0.1～0.175M ）溶液中，添加高纯度去离子水使溶液总体积约为100ml，得到反应液。将 反应液至于恒温水浴中，保持反应温度为30℃，将清洗后的玻璃基片垂直插入反应液中沉 积硫化铅薄膜。反应原理如下[10] ： Pb(NO ) +2NaOH →Pb(OH) +2NaNO （1） 3 2 2 3 Pb(OH) +4NaOH →Na Pb(OH) （2 ） 2 4 6 - 1 - Na Pb(OH) →4Na + +HPbO - +3OH - +H O （3 ） 4 6 2 2 SC(NH ) +OH- →CH N +H O +SH-