[发明专利]锡锗硫硒化物薄膜及其制备方法、光电转换器件

权利要求书

1.一种锡锗硫硒化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述锡锗硫硒化物薄膜的化学通式为M1_x1M2_x2Sn_1-xGe_xS_1-ySe_y，其中，M1为金属元素Cu、Ag中的一种或者两种任意比例混合物，M2为金属元素Zn、Cd中的一种或者两种任意比例混合物，0x₁≤1，0x₂≤1，0.1≤x≤0.4，0y1，采用溶液-旋涂-硫化法制备锡锗硫硒化物薄膜，包括以下步骤：

步骤一、制备前驱体溶液：将含M1和M2金属离子的硝酸盐、醋酸盐、氯化盐、溴化盐或碘化盐中的一种或者两种以上的任意比例混合物，锡源，锗源，以及硫硒脲分别加入到乙二醇甲醚、二甲亚砜、甲醇、乙醇或乙二醇中的一种或者两种以上的任意比例混合溶剂中进行搅拌混合，得到澄清的前驱体溶液；

步骤二、旋涂和煅烧：将步骤一制得的澄清的前驱体溶液进行老化；将老化后的前驱体溶液旋涂在导电衬底上并进行煅烧，以得到前驱物样品薄膜；重复以上旋涂和煅烧工艺以获得所需厚度的前驱物样品薄膜；

步骤三、硫硒化：将步骤二中得到的前驱物样品薄膜进行硫硒化处理，处理完成后即得到目标锡锗硫硒化物薄膜；

在前驱体溶液制备时，通过调节锡源和锗源的相对比例控制锗含量，即x的值；

在硫硒化处理时满足：硫硒分压为0.2-5个大气压。

2.如权利要求1所述的锡锗硫硒化物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤一中，锡源为含Sn²⁺和Sn⁴⁺离子的醋酸盐、氯化盐、溴化盐或者碘化盐中的一种或者两种以上的任意比例混合物；锗源为氯化锗、溴化锗或碘化锗中的一种或者两种以上的任意比例混合物；溶剂为乙二醇甲醚、二甲亚砜、甲醇、乙醇和乙二醇中的一种或者两种以上的任意比例混合物。

3.如权利要求1或2所述的锡锗硫硒化物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤三中，将步骤二中得到的前驱物样品薄膜置于单质硫蒸汽、单质硒蒸汽、硫化氢气体、硒化氢气体中一种或其组合中进行硫硒化处理。

4.如权利要求1或2所述的锡锗硫硒化物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤三中，将步骤二中得到的前驱物样品薄膜及锗的硫硒化物进行硫硒化处理，通过调节锗的硫硒化物的质量控制锗含量。

5.如权利要求4所述的锡锗硫硒化物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤三中，锗的硫硒化物为：硫化亚锗，硫化锗，硒化亚锗，硒化锗中的一种或者两种以上任意比例混合物。

6.如权利要求1或2所述的锡锗硫硒化物薄膜的方法，其特征在于，步骤二中，在相对湿度为5％-95％的环境中老化0-200小时，在200-550℃的空气中煅烧1-60分钟；步骤三中，在450-600℃的温度下进行硫硒化，硫硒化时间为20-120分钟，硫硒化完成后得到的锡锗硫硒化物薄膜厚度为0.05-5微米。