CBD法制备CdS薄膜的研究

雾化法制备硫化镉薄膜及其掺杂特性研究的开题报
告
1.研究背景
硫化镉(CdS)是一种重要的半导体材料，具有窄带隙、高吸收系数和光稳定性等特点，被广泛应用于光电子学领域，如电池、光电探测器、
光伏电池等方面。

它还可以通过掺杂来调控其光电性能，如增加导电性
能和提高量子效率等。

目前，制备硫化镉薄膜的方法较多，如物理气相沉积、化学气相沉积、溶液法等。

其中，雾化法作为一种低成本、易操作的制备方法，广
泛应用于薄膜的制备中。

本研究将采用雾化法来制备硫化镉薄膜，并研
究其掺杂特性，从而探究CdS薄膜在光电应用方面的潜力。

2.研究内容
本研究计划采用雾化法制备硫化镉薄膜，并以氧化铟(In2O3)作为掺杂材料，探究其对CdS薄膜光电特性的影响。

具体如下：
（1）制备硫化镉薄膜：采用雾化法制备CdS薄膜，探究不同的制备参数对薄膜品质的影响，如沉积温度、沉积时间、前驱体浓度等。

（2）掺杂氧化铟：采用离子注入技术或溶液法将In2O3掺杂到CdS 薄膜中。

（3）光电特性研究：通过光电性能测试系统，研究CdS薄膜的吸收光谱、荧光光谱和电学性能，并探究In2O3掺杂对薄膜光电特性的影响。

3.研究意义
本研究将探究雾化法制备CdS薄膜的可行性，同时研究In2O3掺杂对CdS薄膜的光电特性的影响，从而系统地了解CdS薄膜的光电性能，
为其在光电应用方面的应用提供理论依据。

此外，本研究还将为雾化法在薄膜制备方面的研究提供新思路和参考。

磁控溅射法制备的CdS∶Al薄膜的性质研究王佛根;陈蕴璐;任胜强;张家远;武莉莉;冯良桓【摘要】CdS∶Al thin films with different doping concentrations were deposited by controlling deposition rate of CdS and Al targets in co-sputtering process.The morphological,structural,optical,and electrical properties of as-prepared CdS∶Al films were investigated by X-ray diffraction (XRD),atomic force microscope (AFM),UV-visible absorption spectrum,and room temperature Hall-system.XRD patterns indicates that all the CdS∶Al films are polycrystalline films wit h hexagonal wurtzite structure and have a preferential orientation in (002) direction.The uniform and compact films can effectively be formed on insulating substrates.It is worth noting that the average grain size increases with Al doping concentration.On the other hand,the surface root-mean-square (RMS) roughness also shows slightly increase.UV-visible transmittance spectra show that the band gap of CdS∶Al film decreases slightly in the range of 2.42-2.46 eV with increasing Al doping concentration.The Hall measurements indicate that the effect of Al doping concentration on electrical property of CdS films is apparent.In comparison with the un-doped CdS thin films,the carrier concentration of CdS∶Al films increases by three orders of magnitude when the Al concentration is higher than 3.8％,while the resistivity of which decreases by three orders of magnitude.The doping level of CdS films is improved by doping with Al atoms to enhance the built-in electric field,which may realize high openvoltage (V∝) for CdTe thin film solar cells.The properties of CdS∶Al film prepared by co-sputtering are suitable as a window layer of CdTe thin film solar cells.%采用Al和CdS双靶共溅射的方法,调控Al和CdS源的沉积速率,制备出不同Al掺杂浓度的CdS∶Al薄膜.通过XRD、SEM、AFM、紫外-可见透射光谱分析、常温霍尔测试对CdS∶ Al薄膜的结构、形貌、光学和电学性质进行表征.XRD结果表明,不同Al掺杂浓度的CdS∶Al薄膜均为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,并且在(002)方向择优生长.SEM和AFM结果表明,CdS∶Al薄膜的表面均匀致密,表面粗糙度随着Al掺杂浓度的增加略有增加.紫外-可见透射光谱分析表明,CdS∶Al薄膜禁带宽度在2.42～2.46 eV之间,随着Al掺杂浓度的增加而略微减小.常温霍尔测试结果证明,掺Al对CdS薄膜的电学性质影响显著,掺Al原子浓度3.8％以上的CdS薄膜,载流子浓度增加了3个数量级,电阻率下降了3个数量级.掺Al后的CdS薄膜n型更强,有利于与CdTe形成更强的内建场,从而提高太阳电池效率.用溅射方法制备的CdS∶Al薄膜的性质适合用作CdTe薄膜太阳电池的窗口层.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2017(032)004【总页数】5页(P413-417)【关键词】CdS∶Al薄膜;射频磁控溅射;CdTe太阳电池【作者】王佛根;陈蕴璐;任胜强;张家远;武莉莉;冯良桓【作者单位】四川大学材料科学与工程学院,成都 610064;四川大学材料科学与工程学院,成都 610064;四川大学材料科学与工程学院,成都 610064;四川大学材料科学与工程学院,成都 610064;四川大学材料科学与工程学院,成都 610064;四川大学材料科学与工程学院,成都 610064【正文语种】中文【中图分类】TQ174CdS 是化学性能稳定的宽禁带半导体材料, 在可见光范围内具有较高的透光性, 在薄膜太阳能电池中常常作为n 型窗口层和缓冲层材料, 与p 型CdTe形成异质结太阳电池[1-2]。

CdS量子点敏化二维WO3纳米薄膜的制备及其光电化学性能研究的开题报告尊敬的指导老师：本人拟选题为“CdS量子点敏化二维WO3纳米薄膜的制备及其光电化学性能研究”，该选题旨在研究CdS量子点与二维WO3纳米薄膜的复合光电化学性能，为新能源开发提供一定的科学依据。

现在，本人将详细说明该选题研究背景、研究目的、研究内容、研究方法及可行性分析等方面的情况。

一、研究背景二氧化钨（WO3）在催化分解水中具有诸多优异特性，但其光催化性能有待进一步提升，因此研究新型光敏材料来改善其光敏性能显得尤为迫切。

量子点是一种具有独特物理和化学特性的半导体微晶，近年来受到广泛关注。

CdS量子点具有优异的电子传输性能和优异的光催化性能，因此被广泛应用于光催化分解水等领域。

因此，将CdS量子点引入WO3纳米薄膜中，可以进一步提高WO3的光催化性能。

二、研究目的本文旨在制备CdS量子点敏化的二维WO3纳米薄膜，研究其光电化学性能及机理，探究CdS量子点对于二维WO3纳米薄膜光催化性能的影响，为新型光催化材料的开发提供理论和实验基础。

三、研究内容1. 合成CdS量子点；2. 制备WO3纳米薄膜；3. CdS量子点敏化的二维WO3纳米薄膜的性质表征；4. 探究CdS量子点对于二维WO3纳米薄膜光催化性能的影响；5. 实验结果的统计和分析。

四、研究方法1. 化学制备法制备CdS量子点；2. 溶胶凝胶法制备WO3纳米薄膜；3. 采用SEM、TEM、XRD等方法对样品进行表征；4. 采用光电流法和电化学阻抗谱法研究样品的光电性能；5. 采用紫外可见光谱测定催化反应的光催化性能。

五、可行性分析本选题的研究内容较为明确，研究方法的操作规范且有一定的先导研究。

本项目的研究内容具有实践性和运用性，具有推广意义。

因此，本选题的研究有可行性。

以上就是本人“CdS量子点敏化二维WO3纳米薄膜的制备及其光电化学性能研究”的开题报告，如有不妥之处请您指正。

CIGS薄膜太阳能电池的研究及制备摘要：CuIn1-xGaxSe2（CIGS）薄膜太阳能电池以其效率高、稳定性强、耐辐射、耗材少等众多优点成为近些年太阳能电池领域的研究热点。

这种电池的性能主要由吸收层 CIGS薄膜的质量决定，目前其主要制备方法有：共蒸发法、金属预置层后硒化法、电沉积法和喷雾高温分解法等，然而由于 CIGS 薄膜结构复杂，结晶成膜要求条件较高，以共蒸发法和金属预制层后硒化法为主的制备方法还存在着各种各样的问题，阻碍了其产业化的进程。

本文利用磁控溅射方法制备了 CIGS 薄膜太阳能电池各层薄膜，研究了溅射的工艺参数以及退火温度对薄膜结构和各种性能的影响。

关键词：CIGS薄膜太阳能电池,磁控溅射,合金靶,固态硒源,硒化1 引言能源和环境是二十一世纪面临的两个重大问题，据估纠¨，以现在的能源消耗速度，可开采的石油资源将在几十年后耗尽，煤炭资源也只能供应人类使用约200年。

随着全球经济的发展，尤其是中国、印度等新兴国家经济的快速增长，整个世界正在以前所未有的速度消耗自然资源，这也是世界原油、煤炭价格飙升的一种基本因素。

2004年，世界一次能源消费构成中煤炭占27．2％、石油占36．8％、天然气23．7％、水电占6．2％、核电占6．1％；同期中国一次能源消费成中煤炭占69．0％、石油占22．3％、天然气占2．5％、水电占5．4％和核电占O．82％。

随着一次性能源走向枯竭；未来人类将无可选择地依赖太阳能、风能、核能等清洁能源；尤其是取之不尽的太阳能。

正因为如此，即便在成本高企的现状下世界各国政府依然未雨绸缪，在政策上给予大力的支持，推动光伏产业的高速发展。

因此，太阳能光伏发电成为了世界上各种能源中发展最快的能源之一，世界光伏产业在上世纪80年代至90年代中期，年平均年增长率为15％左右。

90年代后期，世界市场出现了供不应求的局面，发展更加迅速。

1997年世界太阳电池光伏组件生产达122MW(太阳能电池的峰值功率，通常可用Wp表示)，比1996年增长了38％，是4年前的2倍，是7年前的3倍，超过集成电路工业。

CdS纳米薄膜的水浴法制备与表征-真空电子技术王建波,娄朝刚,张晓兵,雷威(东南大学电子工程系,江苏南京210096)CdS膜(80 nm左右)纤锌矿结构直接带隙材料带隙为2142 eV,作为n型半导体化学水浴法制备的CdS薄膜保证其完整和致密。

玻璃片(15mm@25 mm@0155 mm)依次在稀硫酸溶液、丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10 min。

为分析纯试剂,采用二次去离子水配制,[CdSO4]=0.01mol,[(NH2)2CS]=0.1 mol, [NH3H2O]=1 mol。

沉积时水浴温度控制在60 C,溶液的pH值在8~9之间,沉积时间15 min。

CdS膜的生成原理及化学反应过程可描述为:(1)在碱性水溶液中,若Cd2+,OH-浓度超过Cd(OH)2的溶解度时,则有Cd(OH)2析出;(2)在氨水环境下,水解的Cd(OH)2又形成络合离子Cd(NH3)2+4;(3)氨是一个络合取代基,硫脲(NH2)2CS提供S2 -,所以当Cd2+和S2 -的产率超过CdS的溶解度时,就有CdS形成总的化学反应方程式为:Cd(NH3)2+4+S=C(NH2)2+2OH-yCdS|+CH2N2+4NH3{+2H2O浓度高的溶液(a)中沉积的颗粒更密,薄膜的厚度也就更大(达到微米级),不适合做太阳能电池,因此溶液浓度应控制在(b)的数值附近。

从(c)图中可以看到尽管降低了溶液浓度,但是沉积的CdS晶粒太大,且容易产生CdS沉淀(粉末),导致薄膜的均匀性差。

这可能是溶液中反应速率过快引起的,为了控制反应速率作者考虑滴定的方法。

将硫脲和氨水溶液用滴定管滴加,硫脲每提供一个S原子,马上在溶液中生成一个CdS分子,在合适的温度和搅拌下,还没有凝结成分子团就被沉积在玻璃表面上。

因为CdS不溶于碱,pH值太高也会加快CdS沉淀析出,所以滴加氨水溶液有利于控制反应溶液的pH值始终保持在8~9之间。

滴加硫脲溶液和氨水溶液的时候应该要注意,如果滴加速率过快,还会生成大的CdS颗粒和沉淀,最好让硫脲溶液和氨水溶液滴加多少就反应多少,另外滴加的速率还和搅拌器的搅拌速率有关。