Mo薄膜的制備工藝與性能的相關(guān)性研究.pdf

1、高熔點(diǎn)稀有金屬M(fèi)o具有延展性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好，抗腐蝕能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、以及微電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中Mo薄膜是一種重要的散射層材料，Ti-Mo合金膜應(yīng)用前景廣泛，MoN薄膜在摩擦磨損構(gòu)件中應(yīng)用廣泛。隨著CIGS太陽電池的研究和發(fā)展，發(fā)現(xiàn)Mo可以作為CIGS薄膜太陽電池的背電極層，而且是目前最適合的被接觸層。此外，Mo薄膜作為CIGS的背電極，薄膜質(zhì)量直接影響CIGS吸收層的形核、生長(zhǎng)，進(jìn)而影響太陽電池的效率。目前，

2、有關(guān)背電極的一些研究還不太清楚。
　　 本論文利用直流磁控濺射法在普通鈉鈣玻璃襯底上沉積Mo薄膜，通過X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、臺(tái)階儀、四探針電阻儀、霍爾測(cè)試儀等測(cè)試手段對(duì)薄膜進(jìn)行了表征。研究了沉積時(shí)間、薄膜厚度、退火溫度、襯底溫度等工藝參數(shù)對(duì)直流濺射沉積的Mo薄膜的相結(jié)構(gòu)、表面形貌以及電性能的影響。結(jié)果表明:
　　 (1)先高氣壓再低氣壓沉積的雙層Mo薄膜，高氣壓沉積的緩沖層結(jié)晶質(zhì)量差，電阻率大，隨溫度的升高電阻率

3、減小，薄膜表現(xiàn)出半導(dǎo)體的特性。隨著項(xiàng)層沉積時(shí)間的增加，薄膜結(jié)晶性能變好，導(dǎo)電性能提高，隨溫度的升高電阻率增大，薄膜表現(xiàn)出金屬特性。與單層膜相比，雙層膜具有更低的電阻率，且濺射時(shí)間短，降低成本，更符合CIGS電池背電極的需求。
　　 (2)保持雙層Mo薄膜的總厚度不變，改變低氣壓層膜與高氣壓層膜的厚度比例，研究了不同退火溫度對(duì)雙層Mo薄膜結(jié)構(gòu)、形貌和電學(xué)性能的影響。隨著高氣壓層薄膜厚底的增加，薄膜質(zhì)量變差，電阻率增加。室溫下薄膜結(jié)

4、晶差，電阻率大，處于壓應(yīng)力狀態(tài)。在200～400℃的退火溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高，薄膜的結(jié)晶質(zhì)量提高，電阻率單調(diào)減小。然而退火溫度過高會(huì)使薄膜質(zhì)量降低，當(dāng)退火溫度升高到500℃后，薄膜變得疏松，電阻率增大，退火后的雙層Mo薄膜處于拉應(yīng)力狀態(tài)。因此Mo背電極薄膜的最佳退火溫度為400℃。
　　 (3)在不同的襯底溫度下制備的Mo薄膜，由RT升高到300℃，薄膜結(jié)晶質(zhì)量、電阻率變化不大。升高到400℃時(shí)，結(jié)晶質(zhì)量變好，電阻率降低。5

5、00℃時(shí)，薄膜的晶粒尺寸減小，薄膜表面粗糙度增加，致密性下降，方塊電阻和電阻率增大?？赡茉蚴且r底溫度過高造成了沉積原子的反蒸發(fā)，降低了薄膜的致密性。
　　 對(duì)單層Mo薄膜，主要研究沉積時(shí)間對(duì)薄膜取向的影響。研究發(fā)現(xiàn)，沉積時(shí)間能夠調(diào)節(jié)Mo薄膜的擇優(yōu)取向。濺射時(shí)間較短，Mo薄膜呈(110)擇優(yōu)取向，薄膜表面分布三角形顆粒，電阻率小，對(duì)應(yīng)薄膜生長(zhǎng)的晶帶模型是晶帶T型組織。濺射時(shí)間超過15min后，薄膜呈現(xiàn)(211)取向生長(zhǎng)，且(21