4.2　CZTSe薄膜的制備

在本研究中，CZTSe薄膜采用濺射金屬前驅(qū)體后硒化的兩步法制備，與Zoppi小組之前采用的方法相近［27］。CZT（Cu、Zn、Sn）金屬前驅(qū)體采用共濺射的方法沉積。濺射臺(tái)設(shè)置為直流（DC）濺射模式。將Cu、Zn和Sn三枚金屬靶材放置在濺射腔內(nèi)，濺射功率分別設(shè)置為140W、60W和120W，目的是使CZT金屬前驅(qū)中Cu∶Zn∶Sn接近2∶1∶1。在濺射前，濺射室同樣被抽真空到10-7mbar。濺射使用的襯底材料為SLG襯底和鍍Mo的SLG襯底。濺射時(shí)間為20min，制備的CZT薄膜金屬前驅(qū)體厚度在600～700nm范圍。

為制備CZTSe薄膜，需要將濺射好的CZT金屬前驅(qū)體硒化。硒化過程直接影響著CZTSe薄膜的質(zhì)量。首先，使用一臺(tái)Kurt J.Lesker NANO 38設(shè)備將Se元素蒸發(fā)到CZT薄膜的表面。需要指出的是要將過量的Se被蒸發(fā)到CZT薄膜的表面，因?yàn)樵诤罄m(xù)的高溫硒化過程中，Se元素會(huì)重新蒸發(fā)，可能導(dǎo)致硒化不足。之后將覆蓋有Se層的CZT金屬前驅(qū)體小心置入石墨舟中，放入管式爐正中（圖4-3）。整個(gè)硒化過程在Ar氣氛中進(jìn)行。硒化壓強(qiáng)在1～4mbar范圍。管式爐的溫度曲線如圖4-4所示，在25 min內(nèi)爐內(nèi)溫度由室溫（約25 ℃）升高至530℃，之后保持530℃不變，30min后停止加熱，之后自然冷卻到室溫。

圖4-3　管式爐實(shí)物圖

圖4-4　管式爐的溫度曲線