[发明专利]一种由硫酸铜制备氧化亚铜光电薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于光电薄膜制备技术领域，尤其涉及一种由硫酸铜制备氧化亚铜光电薄膜的方法。

背景技术

氧化亚铜是一种禁带宽度为1.9～2.2eV的直接禁带半导体，激子在单晶中可以连续地运输，使它具有较高的吸光系数，成为制作光电转化器的重要材料，因其具有独特光、磁学性能，在太阳能转换、电子学、磁储存装置、生物传感及催化方面有着潜在的应用。且无毒环保，理论效率约为20%，成本便宜，具有良好的光伏应用前景。

制备氧化亚铜薄膜可以采用热氧化法、自由基氧化法、磁控溅射法、脉冲激光沉积和电化学沉积技术。目前采用电沉积法制备Cu₂O薄膜的研究中，主要有以下三种沉积体系可供选择：(l)硝酸铜体系；(2)醋酸铜与酷酸钠体系；(3)硫酸铜与酸体系。硫酸铜与酸体系是目前最常使用的体系，主要是使用硫酸铜与乳酸为原料，用氢氧化钠条件溶液pH，溶液在碱性，加热到60℃条件下沉积薄膜，络合剂为溶液称量不易控制，碱性条件下镀液稳定性不易控制，须加热处理，给操作带了不便。

本发明采用硫酸铜与柠檬酸钠体系在酸性条件下用电化学沉积法制备氧化亚铜光电薄膜，该方法具有低温，低成本，大规模生产前景，原料均来源广泛，称量和操作简便，对环境友好，能在复杂形貌的衬底上沉积薄膜和便于控制目标沉积薄膜的形貌和组成。

像前面所述方法一样，其它方法也有不同的缺陷。与本发明相关的还有如下文献：

[1]燕子鹏,蔡舒,武卫兵，电化学法制备p型Cu₂O半导体薄膜及其性能的表征.　西安交通大学学报45.3(2011):121-124.

文章主要描述了利用硫酸铜和乳酸等做原料利用电沉积的方法制备氧化亚铜薄膜，研究了络合剂种类、沉积电位和溶液pH值对氧化亚铜薄膜结构和性能的影响．结果表明：在以乳酸为络合剂的电解液中沉积出的氧化亚铜薄膜的晶粒尺寸比以三乙醇胺为络合剂的电解液中沉积出的薄膜晶粒尺寸大，结晶度好，致密度更高。

[2]Wang,Lida,GuichangLiu,andDongfengXue，EffectsofsupportingelectrolyteongalvanicdepositionofCu₂Ocrystals，ElectrochimicaActa56.18(2011):6277-6283.

本文用硝酸铜提供铜离子利用电沉积的方法制备氧化亚铜薄膜，主要研究了添加剂对薄膜的影响，结果表明添加剂的存在不仅对薄膜的成相有影响对薄膜晶体生长的结构也有影响。

[3]Mao-ChiaHuang,TsingHaiWang,Wen-ShengChang.Temperaturedependenceonp-Cu₂Othinfilmelectrochemicallydepositedontocoppersubstrate.AppliedSurfaceScience.02.085(2014):27301.

本文用硫酸铜和乳酸作为原料利用电沉积的方法制备氧化亚铜薄膜，主要研究了温度对薄膜的形貌和结构的影响。

[4]毕文团,氧化亚铜制备方法的研究进展.广州化工,37.8(2009):56-58.

本文主要介绍了各种制备氧化亚铜薄膜的方法以及现在的进展。

[5]Nian,Jun-Nan,Che-ChiaHu,andHsishengTeng,Electrodepositedp-typeCu₂OforH₂evolutionfromphotoelectrolysisofwaterundervisiblelightillumination.Internationaljournalofhydrogenenergy33.12(2008):2897-2903.

本文利用硫酸铜提供铜离子，使用电沉积的方法制备氧化亚铜薄膜，主要研究了沉积温度对薄膜结构的影响，结果表面在不同的温度下得到不同的薄膜结构，并且晶面取向也发生了改变。

[6]发明公开号CN102637777A,杨培志,自兴发,杨雯,彭柳军等,一种太阳电池光吸收层Cu₂O纳米薄膜的化学制备工艺，2012-05-04.

采用硫酸铜和乳酸为原料利用电沉积的方法制备氧化亚铜薄膜，溶液用氢氧化钠调节pH值，制备氧化亚铜薄膜进行充氩气退火处理。

发明内容