硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及功能材料技术领域，具体涉及一种硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法。硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法，选用铝箔作为衬底材料，剪成小片，分别用丙酮、超声清洗，将铝箔衬底装入磁控溅射系统的样品位置；在磁控溅射系统真空室中装载纯度为99.99％的金属Zn靶；启动机械泵粗抽真空，抽高真空，通入Ar作为工作气体，工作气压为0.5Pa。溅射Zn薄膜后进行硫化处理，取１g硫粉和样品放入石英舟，再将石英舟推入管式加热炉中，硫化加热，然后停止加热，随炉冷却，直至管式炉温度降至室温后取出。本发明专利技术以铝箔作为衬底材料，用磁控溅射沉积Zn薄膜再进行硫化处理的两步法制备ZnS薄膜，薄膜表面致密，由圆形的晶粒组成。

Method for preparing ZnS film on metal foil substrate by sulfuration method

The invention relates to the technical field of functional materials, in particular to a method for preparing a ZnS film on a metal foil substrate by a sulfuration method. Vulcanization method for preparation of ZnS films on metal foil substrates made of aluminum foil as the substrate material, cut into small pieces, respectively with acetone, ultrasonic cleaning, the position of the sample into the aluminum foil substrate magnetron sputtering system; magnetron sputtering system in the vacuum chamber for loading the purity of metal Zn 99.99% target; coarse vacuum mechanical pump start, high vacuum pumping, pass into the Ar as the working gas, the working pressure is 0.5Pa. Sputtered Zn film were sulfurized, 1g and sulfur powder sample into the quartz boat, the quartz boat into the tube heating furnace, heating and vulcanizing, then stop heating, furnace cooling, until the tube furnace temperature to room temperature after removal. The invention uses aluminum foil as the substrate material, uses the magnetron sputtering deposition Zn film, and carries out the two step method of curing treatment to prepare the ZnS film, the film surface is compact, and is composed of a round grain.

【技术实现步骤摘要】
硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法
本专利技术涉及功能材料
，具体涉及一种硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法。
技术介绍
半导体ZnS薄膜是一种新型的光电子和微电子材料。ZnS薄膜是宽带隙材料，光学带隙为3.7eV，对可见光和红外光具有良好的透光特性。此外，ZnS薄膜具有高折射率(＞２)、低介电常数、化学性能稳定等优点，可应用于增透膜、紫外发光二极管、电致发光器件、光电探测、半导体激光器、薄膜太阳能电池等领域。在薄膜太阳能电池中，ZnS薄膜可作为吸收层和ZnO窗口层之间的缓冲层，以替代常用的CdS缓冲层，实现薄膜太阳能电池的无Cd化，且ZnS光学带隙大于CdS，使用ZnS缓冲层可提高太阳能电池的短波响应。在金属箔片衬底上制备的太阳能电池具有高功率质量比、不易破碎、生产过程能耗小、原材料成本低、携带方便等优点，可扩展太阳能电池的应用领域。如果采用ZnS薄膜作为无Cd化金属箔片衬底薄膜太阳能电池的缓冲层，则ZnS薄膜也将在金属箔片衬底上沉积，因此需研究金属箔片衬底ZnS薄膜的特性。已有研究报道采用脉冲激光沉积、溶剂热法，在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜。除了上述方法，若采用溅射Zn再硫化的两步法制备ZnS薄膜，具有工艺方法简单、成本低廉、能够有效调节薄膜特性、适用于大规模生产等优点。与ZnS靶溅射的方法相比，Zn溅射沉积速率高于ZnS，并可减少溅射镀膜时真空系统的污染。对于硫化法制备ZnS薄膜，目前仅见到使用刚性衬底的研究报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法。本专利技术的技术方案在于：硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法，包括如下步骤：选用厚度为50μm的铝箔作为衬底材料，先将铝箔剪成2cm×1.25cm的小片，分别用丙酮、乙醇和去离子水对铝箔进行超声清洗，用干燥氮气吹干后，将铝箔衬底装入磁控溅射系统的样品位置；在磁控溅射系统真空室中装载纯度为99.99％的金属Zn靶；启动机械泵粗抽真空至气压10Pa以下，再用转速为600Hz的分子泵抽高真空至本底真空度4.0×10-4Pa，接着通入流量为20mL/min的高纯Ar作为工作气体，调节闸板阀控制工作气压为0.5Pa；采用直流溅射模式沉积Zn薄膜，溅射条件为电压520V、电流0.095A、功率49.4W，溅射镀膜时间为5min.；溅射Zn薄膜后进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95％的固态硫粉，取１g硫粉和样品放入石英舟，再将石英舟推入管式加热炉中，通入N2作为保护气体；硫化加热过程为10min时间从室温升至150℃，在150℃保温5min，再以20℃/min的升温速率加热至所需硫化温度，在硫化温度保温1h，然后停止加热，随炉冷却，直至管式炉温度降至室温后取出。所述的硫化反应的典型温度条件为400，450和500℃。本专利技术的技术效果在于：本专利技术以铝箔作为衬底材料，用磁控溅射沉积Zn薄膜再进行硫化处理的两步法制备ZnS薄膜，薄膜表面致密，由圆形的晶粒组成。具体实施方式硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法，包括如下步骤：选用厚度为50μm的铝箔作为衬底材料，先将铝箔剪成2cm×1.25cm的小片，分别用丙酮、乙醇和去离子水对铝箔进行超声清洗，用干燥氮气吹干后，将铝箔衬底装入磁控溅射系统的样品位置；在磁控溅射系统真空室中装载纯度为99.99％的金属Zn靶；启动机械泵粗抽真空至气压10Pa以下，再用转速为600Hz的分子泵抽高真空至本底真空度4.0×10-4Pa，接着通入流量为20mL/min的高纯Ar作为工作气体，调节闸板阀控制工作气压为0.5Pa；采用直流溅射模式沉积Zn薄膜，溅射条件为电压520V、电流0.095A、功率49.4W，溅射镀膜时间为5min.；溅射Zn薄膜后进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95％的固态硫粉，取１g硫粉和样品放入石英舟，再将石英舟推入管式加热炉中，通入N2作为保护气体；硫化加热过程为10min时间从室温升至150℃，在150℃保温5min，再以20℃/min的升温速率加热至所需硫化温度，在硫化温度保温1h，然后停止加热，随炉冷却，直至管式炉温度降至室温后取出。所述的硫化反应的典型温度条件为400，450和500℃。本文档来自技高网...

【技术保护点】
硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法，其特征在于：包括如下步骤：选用厚度为50μm 的铝箔作为衬底材料，先将铝箔剪成2cm×1.25 cm 的小片，分别用丙酮、乙醇和去离子水对铝箔进行超声清洗，用干燥氮气吹干后，将铝箔衬底装入磁控溅射系统的样品位置；在磁控溅射系统真空室中装载纯度为99.99％的金属Zn 靶；启动机械泵粗抽真空至气压10Pa 以下，再用转速为600 Hz 的分子泵抽高真空至本底真空度4.0×10

【技术特征摘要】
1.硫化法在金属箔片衬底上制备ZnS薄膜的方法，其特征在于：包括如下步骤：选用厚度为50μm的铝箔作为衬底材料，先将铝箔剪成2cm×1.25cm的小片，分别用丙酮、乙醇和去离子水对铝箔进行超声清洗，用干燥氮气吹干后，将铝箔衬底装入磁控溅射系统的样品位置；在磁控溅射系统真空室中装载纯度为99.99％的金属Zn靶；启动机械泵粗抽真空至气压10Pa以下，再用转速为600Hz的分子泵抽高真空至本底真空度4.0×10-4Pa，接着通入流量为20mL/min的高纯Ar作为工作气体，调节闸板阀控制工作气压为0.5Pa；采用直流溅射模式沉积Zn薄膜，溅射条件为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀斌，
申请(专利权)人：陕西盛迈石油有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61