Zn掺杂改善SnS2薄膜电学性能

论文摘要

真空单源共蒸发法制备Zn掺杂SnS2薄膜,氮气保护对薄膜进行不同条件热处理.用X射线衍射仪、原子力显微镜、手动轮廓仪、光电子能谱仪、紫外—可见分光光度计、台式繁用表和冷热探针等对薄膜的物相结构、表而形貌、光电性能进行测试分析.实验结果给出：Sn、S配比为1：1.5（at%）的混合粉末沉积的薄膜,经380℃热处理15min后得到结晶良好的SnS2多晶薄膜,结构是简单正交晶系空间群P-3ml（164）.按相同Sn、S配比分别掺入5wt%和9wt%的纯Zn粉,分别经350℃30min和370℃、20min热处理后,SnS2薄膜的空间群均未发生变化但表面致密,粗糙度增加.掺Zn前后Sn和S在薄膜中均呈+4、-2价态,Zn在薄膜中以+2价存在.未掺Zn的SnS2薄膜表面原子百分比为Sn：S=1：1.08,S损失较多；5wt%和9wt%掺Zn后薄膜表面原子百分比分别为Sn：S=1：1.44和1：1.55,与未掺Zn时相比明显得到改善,接近SnS2的标准化学计量比.制备的SnS2薄膜的直接光学带隙为2.12eV, SnS2:Zn（9wt%）薄膜的直接光学带隙为2.07eV.SnS2薄膜的电阴率为4.97×102Ω·cm,掺Zn后薄膜的电阻率降低两个数量级,9wt%掺Zn的SnS2薄膜电阻率为2.0×100Ω·cm.所有SnS2薄膜的导电类型均为N型.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及现状
• 2薄膜的基本性质'>1.2 SnS₂薄膜的基本性质
• 2薄膜的制备方法及掺杂技术'>1.3 SnS₂薄膜的制备方法及掺杂技术
• 1.4 本课题研究目的及意义
• 第二章 实验
• 2.1 实验设备及材料
• 2.2 薄膜的制备
• 2.2.1 薄膜的蒸发沉积
• 2.2.2 薄膜的热处理工艺
• 2薄膜的制备'>2.2.3 掺杂SnS₂薄膜的制备
• 第三章 结果与讨论
• 2薄膜的结构特性表征和表面形貌分析'>3.1 SnS₂薄膜的结构特性表征和表面形貌分析
• 2薄膜的XRD分析'>3.1.1 SnS₂薄膜的XRD分析
• 2薄膜的晶粒尺寸'>3.1.2 SnS₂薄膜的晶粒尺寸
• 2薄膜的表面形貌分析'>3.1.3 SnS₂薄膜的表面形貌分析
• 3.2 薄膜的化学组成分析
• 3.2.1 X射线光电子能谱（XPS）原理简介
• 2薄膜XPS图'>3.2.2 SnS₂薄膜XPS图
• 2:Zn（5wt%）薄膜表面XPS图'>3.2.3 SnS₂:Zn（5wt%）薄膜表面XPS图
• 2:Zn（9wt%）薄膜表面XPS图'>3.2.4 SnS₂:Zn（9wt%）薄膜表面XPS图
• 3.3 薄膜的光学特性
• 3.3.1 原理
• 2薄膜的光学特性'>3.3.2 SnS₂薄膜的光学特性
• 2:Zn（9wt%）薄膜的光学特性'>3.3.3 SnS₂:Zn（9wt%）薄膜的光学特性
• 3.4 薄膜的电学特性
• 3.4.1 半导体的导电机理
• 2薄膜电阻率的计算'>3.4.2 SnS₂薄膜电阻率的计算
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表和完成的学术论文
• 硕士期间参加的科研课题