[发明专利]一种制备铜铟镓硒薄膜的方法

说明书

技术领域：

    本发明涉及一种化合物半导体薄膜的制备方法，特别是一种制备铜铟镓硒薄膜的方法。

背景技术：

    铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池由于具有光吸收效率高、禁带宽度可调、抗辐射能力强、电池性能稳定、转换效率高且制造成本低而被视为最有前景的光伏电池器件。目前制备这种薄膜的方法有多种，其中目前使用较多的制备方法为多源热蒸发法或先用溅射法制备铜铟镓（CIG）薄膜，然后再用硒化炉进行硒化得到CIGS薄膜，热蒸发法成膜质量不佳，后硒化法工艺路线复杂。

发明内容：

    本发明目的是提供一种制备铜铟镓硒薄膜的方法，该制备方法的路线短、容易操作且成膜质量好。本发明的技术方案是，一种制备铜铟镓硒薄膜的方法，包括基片准备，预溅射，清除基片表面杂质，基片旋转速率，溅射气压，溅射功率，基片温度，后退火处理，其特征在于：铜、铟、镓和硒共溅射沉积，射频溅射的靶基距离为4-8cm，基片温度为240-300℃，溅射功率为10-60W，在氩气保护环境下于540-600℃退火1-2小时。本发明与现有技术比较具有工艺路线短和操作简单及成膜质量好的显著优点。

具体实施方式：

本发明对溅射工艺中的靶基距离、基片温度和溅射功率进行优化后，可在基片上一次将铜、铟、镓和沉积成薄膜。本发明有以下实施例：

实施例1、

基片的准备，基片为准备的载玻片，将切割好的基片先放入丙酮超声清洗二十分钟，然后再用酒精超声清洗二十分钟，最后用去离子水超声清洗十分钟，取出用氮气吹干，把该准备好的基片装在基片托上。

抽真空，通过磁力传送杆将基片托装在可旋转的样品架上，利用机械泵和分子泵二级抽气系统对溅射腔室抽真空，使溅射的真空度达到10^-6pa以上。

沉积CIGS薄膜，通过质量流量计向溅射腔通人溅射气体（氩气），调节溅射气压为0.2pa，设定其他各项参数后，预溅射20分钟除去靶表面杂质后，开始在玻璃基片上沉淀CIGS薄膜，基片旋转速率为20r/min,沉积方式为三靶共溅射沉积，沉积时间为100分钟。

沉积参数：靶-基距离为4cm，基片温度为240℃，溅射功率为10W。

退火参数：在氩气保护环境下于540℃退火2小时。铜、铟、镓和硒的配比可根据需要配置。

实施例2、

基片的准备，基片为准备的载玻片，将切割好的基片先放入丙酮超声清洗二十分钟，然后再用酒精超声清洗二十分钟，最后用去离子水超声清洗十分钟，取出用氮气吹干，把该准备好的基片装在基片托上。

抽真空，通过磁力传送杆将基片托装在可旋转的样品架上，利用机械泵和分子泵二级抽气系统对溅射腔室抽真空，使溅射的真空度达到10^-6pa以上。

沉积CIGS薄膜，通过质量流量计向溅射腔通人溅射气体（氩气），调节溅射气压为2pa，设定其他各项参数后，预溅射20分钟清除靶表面杂质后，开始在玻璃基片上沉淀CIGS薄膜，基片旋转速率20r/min,沉积方式为三靶共溅射沉积，沉积时间为60分钟。

沉积参数：靶-基距离为8cm，基片温度为300℃，溅射功率为60W。铜、铟、镓和硒的配比可根据需要配置。

退火温度：在氩气保护环境下于600℃退火一小时。