[發明專利]一種界面Cd嵌入CdS/Si異質結的制備方法

有效

• 申請號: 201910024477.6
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109695024B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 周豐群;姬鵬飛;宋月麗;李勇;田明麗;袁書卿
• 申請（專利權）人: 平頂山學院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/06;H01L21/18
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 石丹丹

本發明屬于異質結制備技術領域，特別是涉及一種界面Cd嵌入CdS/Si異質結的制備方法，該方法首先以單晶硅片為襯底，利用磁控濺射技術在Si片上沉積金屬Cd，制備出納米結構Cd/Si；然后利用磁控濺射技術在納米結構Cd/Si上沉積納米CdS，制備納米CdS/Cd/Si異質結。本發明簡單、高效，易于調控，且重復率達到100％。

技術領域

本發明屬于異質結制備技術領域，特別是涉及一種界面Cd嵌入CdS/Si異質結的制備方法。

背景技術

納米異質結是納米半導體器件的重要組成部分。但是，納米材料較高的比表面積在提高其性能的同時，也引入了大量的晶格畸變、懸掛鍵、表面態以及雜質等，這些缺陷導致了載流子復合能級的產生，從而導致所制備的異質結光伏器件中光生載流子的擴散長度減小、被捕獲的幾率增加，使光伏器件的飽和電流增大和短路電流減小，降低器件的光伏性能。因此，如何對異質結的結構進行合理的優化和改進，增加界面處光生載流子的擴散長度，降低載流子被捕獲的幾率，提高載流子的有效分離、傳輸和收集，是研制高性能光伏器件的關鍵。

在異質結優化方面，一部分研究者致力于在異質結的界面嵌入金屬納米晶，利用其局域等離子增強效應，也取得了顯著的效果。但是其他原子(例如Au、Ag等)的引入會增加晶格的畸變，并且這些金屬原子在界面的擴散，會大大降低器件的穩定性能。針對在異質結界面嵌入金屬納米晶的這種方法，基于不引入其它的原子，本團隊利用硅納米孔柱陣列的還原性，在CdS/Si異質結的界面嵌入Cd納米晶，其光生載流子傳輸性能得到了較大的提高。但是，利用化學水浴法很難控制Cd納米結構的形狀、尺寸，以及異質結的微觀結構、成份。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種界面Cd嵌入CdS/Si異質結的制備方法，該方法簡單、高效，易于調控，且重復率達到100％。

為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

本發明提供了一種界面Cd嵌入CdS/Si異質結的制備方法，包含以下步驟：

步驟1，以單晶硅片為襯底，利用磁控濺射技術在Si片上沉積金屬Cd，制備出納米結構Cd/Si；

步驟2，利用磁控濺射技術在納米結構Cd/Si上沉積納米CdS，制備納米CdS/Cd/Si異質結。

進一步地，所述步驟1的具體過程為：

步驟101，將清洗干凈的單晶硅片放入磁控濺射室的樣品支架上，對磁控濺射室抽真空到10^-6Pa，然后向磁控濺射室充入氬氣，保持濺射室真空度為10^-1Pa-100Pa；

步驟102，調整Cd靶材和單晶硅片的距離為2.0cm-10.0cm，將樣品支架加熱到100℃，保持5min，使樣品支架上的單晶硅片受熱均勻；

步驟103，設置濺射功率10W-100W，打開Cd靶材的擋板，開始濺射，濺射時間30s-120s，制備納米結構Cd/Si；

步驟104，保持磁控濺射室內壓強不變，自然冷卻至室溫，納米結構Cd/Si制備完成。

進一步地，所述步驟2的具體過程為：

步驟201，將納米結構Cd/Si樣品旋轉到CdS靶材的上方，使其與CdS靶材的距離為2.0cm-10.0cm；

步驟202，以5℃/min的升溫速度，將樣品支架升溫到200℃，保持5min，使樣品支架上的Cd/Si受熱均勻；

步驟203，調整氬氣的進氣量，使真空度保持在10^-1Pa-10Pa；設置濺射功率10W-100W，打開CdS靶材的擋板，開始濺射，濺射時間30s-600s；