半導(dǎo)體氧化鐵薄膜的制備、表征及光伏特性研究.pdf

1、氧化鐵薄膜是一種具有較大應(yīng)用前景的多功能金屬氧化物材料，具有性能穩(wěn)定、無(wú)污染而且資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。氧化鐵可以用于光催化電解水來(lái)制備氫，可以作為有機(jī)電解溶液電池中的電極，可以作為氣敏傳感器，還可應(yīng)用在磁記錄器件等領(lǐng)域。由于氧化鐵薄膜的禁帶寬度與太陽(yáng)光譜的峰值波長(zhǎng)接近(約2.0eV)，因此氧化鐵還有可能在光伏轉(zhuǎn)換以及太陽(yáng)能電池中得到應(yīng)用。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于氧化鐵薄膜已經(jīng)在光電領(lǐng)域的應(yīng)用目前研究不多，因此，對(duì)氧化鐵薄膜的制備工藝研究及其光學(xué)性

2、能，電學(xué)性能的研究對(duì)于探索新型太陽(yáng)能電池材料有重要意義。
　　 本文系統(tǒng)地概述了目前太陽(yáng)能電池的發(fā)展前景及對(duì)太陽(yáng)能電池材料的要求，總結(jié)了氧化鐵薄膜的制備方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，并利用激光脈沖沉積法(PLD法)和金屬鐵靶沉積了氧化鐵薄膜，研究了薄膜的成份、晶體結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能、電學(xué)性能和表面形貌等，并在此基礎(chǔ)上制備出了基于氧化鐵的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。具體如下：
　　 (1)采用激光脈沖沉積法(PLD法)和金屬鐵靶材在普通玻璃襯底上制備了

3、氧化鐵薄膜，并利用X射線衍射儀和X光電子能譜儀分析了其化學(xué)組成，確定為三氧化二鐵薄膜。
　　 (2)研究了襯底溫度、氧氣流量、沉積時(shí)間、襯底材料對(duì)薄膜結(jié)晶性能的影響，發(fā)現(xiàn)襯底溫度是影響薄膜結(jié)晶質(zhì)量的最主要原因。
　　 (3)研究了襯底溫度、氧氣流量、沉積時(shí)間、襯底材料對(duì)薄膜光學(xué)性能的影響。得到Fe2O3薄膜直接禁帶寬度大約在1.73eV～2.0eV之間，間接禁帶寬度大約在1.47eV～1.52eV之間。
　　 (

4、4)研究了襯底溫度、氧氣流量、沉積時(shí)間、襯底材料對(duì)薄膜電學(xué)性能的影響。得到最佳未摻雜Fe2O3薄膜的最低電導(dǎo)率約為13.28Ωcm，F(xiàn)e2O3薄膜擊穿電壓為6.6V。
　　 (5)研究了襯底溫度、襯底材料對(duì)薄膜表面形貌與結(jié)構(gòu)的影響，得出襯底溫度低時(shí)生長(zhǎng)的薄膜晶粒較小，但表面較為平整；襯底溫度高時(shí)薄膜晶粒較大，但表面粗糙，起伏較大。同時(shí)襯底材料平整度對(duì)薄膜有一定影響，在單晶硅襯底上沉積的薄膜表面最平整，石英次之，玻璃襯底沉積的薄膜