[发明专利]一种ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜的制备方法

说明书

本发明公开一种ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：清洗衬底，去除衬底表面的油污和杂质；采用磁控溅射设备，以ZnS靶与ZnO靶为溅射靶材，ZnS靶与ZnO靶的靶座均与水平面呈45º夹角，使ZnS靶与ZnO靶的延长线相交于一点，衬底置于ZnS靶与ZnO靶的相交点上；S3、通入工作气体氩气，首先使ZnS靶溅射功率45W、ZnO靶溅射功率150W，进行共溅射25min；然后ZnS靶溅射功率增大至100W、ZnO靶溅射功率减小至80W进行共溅射3min；最后关闭ZnO靶、ZnS靶溅射功率增大至150W，溅射2min，得到ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜；ZnS禁带宽度与ZnO非常接近，两者之间不会由于晶格常数相差太多造成薄膜应力过大的问题，最终形成一个二元的复合体系。

技术领域

本发明涉及一种ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜的制备方法。

背景技术

近几年，由于环境的污染越来越严重，国家也加快了这方面的治理，传统的发电方式越来越被国家所限制，随之而来的清洁、无污染的太阳能资源在光伏市场中所占份额越来越大。

目前对于铜锌锡硫薄膜太阳能电池的开发利用也逐步增多。ZnO是一种宽禁带半导体材料，本身天然n型导电，拥有良好的光电性能，非常适合作为太阳能电池的窗口材料。通常会对ZnO进行包覆，然而目前的包覆材料和ZnO的晶格常数相差太多，造成薄膜应力过大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜的制备方法，该方法以ZnS包覆ZnO，提高包覆效果，提升薄膜的结晶质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面的油污和杂质；

S2、采用磁控溅射设备，以ZnS靶与ZnO靶为溅射靶材，ZnS靶与ZnO靶的靶座均与水平面呈45º夹角，使ZnS靶与ZnO靶的延长线相交于一点，衬底置于ZnS靶与ZnO靶的相交点上；

S3、通入工作气体氩气，首先使ZnS靶溅射功率45W、ZnO靶溅射功率150W，进行共溅射25min；然后ZnS靶溅射功率增大至100W、ZnO靶溅射功率减小至80W进行共溅射3min；最后关闭ZnO靶、ZnS靶溅射功率增大至150W，溅射2min，得到ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜。

进一步的，将步骤S3得到的ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜置于真空退火炉，在500℃温度下退火3小时。

本发明的有益效果是，ZnS也是宽禁带半导体材料，其禁带宽度与ZnO非常接近，故两者进行掺杂再进行ZnS包覆ZnO，两者之间不会由于晶格常数相差太多造成薄膜应力过大的问题，最终形成一个二元的复合体系；两个共溅射的靶材相对独立，每个靶通过工艺的变化可改变其溅射速率；制备工艺简单，重复性、可控性较强，对于其他包覆薄膜的制备可提供借鉴作用；真空退火进一步优化包覆作用，并提高薄膜的结晶质量；可根据需要镀制不同ZnS包覆浓度的ZnO纳米核壳结构复合薄膜。

具体实施方式

本发明提供一种ZnS包覆ZnO纳米核壳结构复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面的油污和杂质；

S2、采用磁控溅射设备，以ZnS靶与ZnO靶为溅射靶材，ZnS靶与ZnO靶的靶座均与水平面呈45º夹角，使ZnS靶与ZnO靶的延长线相交于一点，衬底置于ZnS靶与ZnO靶的相交点上；