[发明专利]一种微波水热制备CdS薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备CdS薄膜的方法，具体涉及一种微波水热制备CdS 薄膜的方法。

背景技术

硫化镉(CdS)晶体是一种较典型的II-VI族压电半导体材料，CdS薄膜在 异质结太阳电池中是一种重要的n型窗口材料也是一种半导体光敏材料，具有 较大的带隙宽度(约2.45ev)。因其具有特殊的光学、电学性质，已被广泛应 用于各种发光器件、光伏器件、光学探测器以及光敏传感器等领域。作为一 种非常有前途的半导体材料，硫化镉引起了全世界范围的研究兴趣。

目前所报道的制备CdS光学薄膜的制备方法主要有溅射法[J.N. Ximello-Quiebras，C.Mejía-García，A.Caballero-Rosas，H. Hernández-Contreras，G.Contreras-Puente.Photomodulat ion study in  CdSthin films grown bysputtering in a large area.Thin Solid Films  431-432(2003)223-225]和金属有机化学气相沉积法[Hiroshi Uda，Hideo  Yonezawa，Yoshikazu Ohtsubo，Manabu Kosaka and Hajimu Sonomura.Thin  CdS films prepared by metalorganic  chemical  vapor deposition. Solar Energy Materials and Solar Cells 75(2003)219-226]，另外还有真 空蒸镀、气氛蒸镀、分子束外延、高温热喷涂以及化学沉积等方法。但是这 些方法要么对设备要求高，设备仪器比较昂贵，配套设施以及所需原材料也 昂贵无比；要么原料的利用率很小；要么工艺复杂，制备周期长。为了达到 实用化的目的，必须开发生产成本低的CdS光电薄膜制备工艺。

发明内容

本发明的目的是提出一种微波水热制备CdS薄膜的方法，按本发明的制 备方法能够制备出致密均匀、且高纯度的CdS光电薄膜。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将分析纯的CdCl₂·H₂O溶解于蒸馏水中，配制成Cd²⁺浓度为 0.01mol/L-2.0mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；

2)向A溶液中加入分析纯的Na₂S₂O₃·5H₂O或SC(NH₂)₂，使得溶液中Cd²⁺/ S₂O₃^2-或Cd²⁺/∶SC(NH₂)₂的摩尔浓度为1∶0.5-5，所得溶液记为B；

3)向B溶液中加入分析纯的乙二胺四乙酸或聚乙烯基吡咯烷酮，使乙二 胺四乙酸或聚乙烯基吡咯烷酮的浓度为0.0025mol/L-0.025mol/L，然后调 节溶液的pH值为2.0～6.9，搅拌形成均匀溶胶，记为C，作为镀膜液备用；

4)清洗基片：将基片分别在水中和无水乙醇中各超声波震荡10分钟， 将质量浓度为70％的硝酸和质量浓度为30％的双氧水按1∶1的体积比混合 后将基片浸泡在混合液中活化处理10分钟；

5)将C溶液倒入水热反应釜中，填充度控制在50-80％；然后将已经活 化处理后的基片放置在水热釜中，浸于镀膜液体中；密封水热反应釜，将其 放入MDS-6型温压双控微波水热反应仪中；选择温控模式或者压控模式进行 反应，所述温控模式的水热温度控制在80-180℃，压控模式的水热压力控制 在0.5MPa-4.0MPa，反应时间控制在10分钟-60分钟，反应结束后自然冷却 到室温；

6)打开水热反应釜，取出基片，分别用蒸馏水和无水乙醇清洗后，放入 120℃的真空干燥箱内干燥后即在基板表面获得CdS光电薄膜。

本发明的基片为载玻片、ITO玻璃、Si基板或Al₂O₃玻璃。