Спосіб одержання тонкої плівки

Реферат: Спосіб одержання тонкої плівки Cu2ZnSnSe4 базується на нанесенні на підкладку плівки за допомогою магнетронного напилення з мішеней Zn, Sn, Сu та подальшого відпалу протягом 15 хвилин в парах селену. Для нанесення плівки за допомогою реактивного магнетронного напилення при постійній напрузі використовують мішень Cu2ZnSn стехіометричного складу, а процес селенізації проводять при 450 °C. UA 116079 U (12) UA 116079 U UA 116079 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до технології напівпровідникових матеріалів і може бути використана у напівпровідниковому приладобудуванні. Відомий спосіб нанесення плівок Cu2ZnSnSe4 (Μ.A. Olgar, Y. Atasoy, Β.Μ. Başol, Μ. Tomakin, G. Aygun, L. Özyüzer, E. Bacaksiz, Influence of copper composition and reaction temperature on the properties of CZTSe thin films, Journal of Alloys and Compounds (2016), doi: 10.1016/j.jallcom.2016.04.309), шляхом розпилення мішеней Zn, Sn, Cu методом реактивного магнетронного розпилення при постійній напрузі та нанесення плівки Se методом термічного випаровування з подальшим відпалом при температурі 525-600 °C. Основними недоліками такого способу напилення плівки CZTSe є необхідність почергового нанесення різних металів з використанням двох методів напилення, що негативно впливає на чистоту осадженої плівки, та важкість управління стехіометрією плівок отриманих за даною методикою. Найбільш близьким аналогом є спосіб нанесення плівок Cu 2ZnSnSe4 (F. Luckert, D.I. Hamilton, M.V. Yakushev, N.S. Beattie, G. Zoppi, M. Moynihan, I. Forbes, A.V. Karotki, A.V. Mudryi, M. Grossberg, J. Krustok, and R.W. Martin. Optical properties of high quality Cu 2ZnSnSe4 thin films, Applied physics letters 99 (2011) 062104-1-3), який полягає у послідовному нанесенні тонких шарів Zn, Sn, Cu на молібденові підкладки шляхом розпилення мішеней Zn, Sn, Cu. Отримані структури Zn/Sn/Cu піддаються процесу відпалу при 530 C протягом 15 хвилин в парах селену в атмосфері аргону для утворення плівки Cu2ZnSnSe4. Основними недоліками цього способу є складність технології, оскільки необхідно наносити почергово три різні метали заданої товщини, що значно ускладнює управління стехіометрією плівок CZTSe таким способом, а також необхідна висока температура селенізації (530 °C) при утворенні сполуки Cu2ZnSnSe4 внаслідок необхідності дифузії всіх компонент. В основу корисної моделі поставлена задача розробити просту та дешеву технологію осадження напівпровідникових тонких плівок Cu2ZnSnSe4 з заданими електричними та оптичними характеристиками для виготовлення фотоелектричних приладів на їх основі. Поставлена задача вирішується тим, що у способі, який базується на нанесенні тонких шарів з використанням мішеней Zn, Sn, Cu, згідно з корисною моделлю, використовують мішень Cu2ZnSn стехіометричного складу для нанесення плівки, яку піддають процесу відпалу при 450 °C в парах селену для утворення плівки Cu2ZnSnSe4. I II IV VI Четверні напівпровідникові сполуки типу A2 B C D4 в останні роки привернули велику увагу дослідників як поглинаючий шар для нового покоління фотоелектричних перетворювачів (ФЕП). CZTSe є перспективним матеріалом для поглинача в тонкоплівкових сонячних елементах 4 -1 завдяки його ширині забороненої зони (~ 1.18 eV), високому коефіцієнту поглинання (~10 см ), а також для одержання CZTSe використовуються не шкідливі, поширені в земній корі елементи низької вартості. В запропонованому способі використовують Zn (99.999 %), Sn (99.99 %), Сu (99.99 %), які розплавляють в кварцовому стакані в атомному співвідношенні Cu 2ZnSn і виливаються у формі шайби діаметром 100мм товщиною 8 мм. Напилення тонкої плівки Cu2ZnSn (товщиною 0,5 мкм) проводилося на скляні, кварцеві та ситалові підкладки методом реактивного магнетронного розпилення мішені Cu 2ZnSn при постійній напрузі. Парціальний тиск аргону складає 0,35 Па, при постійній потужності магнетрона - 120 Вт. Протягом процесу напилення температура підкладки підтримується на рівні 300 К. Отримані плівки Cu2ZnSn піддаються процесу відпалу при 450 °C в парах селену для утворення плівки Cu2ZnSnSe4. Отримані за допомогою такого способу плівки Cu 2ZnSnSe4 є суцільними і однорідними по товщині, а також не потребують використання трьох різних мішеней (як при послідовному нанесенні тонких шарів Zn, Sn, Cu), що забезпечує чистоту експерименту та дешевизну технології. Шляхом підбору температури відпалу та концентрації селену можна контролювати провідність та пропускання нанесеної плівки, що визначає електричні та фотоелектричні властивості сонячних елементів створених на основі запропонованих плівок. 1 UA 116079 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб одержання тонкої плівки Cu2ZnSnSe4, який включає нанесення на підкладку плівки за допомогою магнетронного напилення з мішеней Zn, Sn, Сu та подальшого відпалу протягом 15 хвилин в парах селену, який відрізняється тим, що для нанесення плівки за допомогою реактивного магнетронного напилення при постійній напрузі використовують мішень Cu 2ZnSn стехіометричного складу, а процес селенізації проводять при 450 °C. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2