[发明专利]一种硒化亚锡p型半导体薄膜及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种硒化亚锡p型半导体薄膜及其制备方法和应用。本申请的硒化亚锡p型半导体薄膜制备方法，包括采用磁控溅射，在衬底上沉积硒化亚锡膜层；对沉积硒化亚锡膜层的衬底进行氯化物溶液处理，获得表面覆盖氯化物的硒化亚锡膜层；然后，在真空或惰性气氛或弱还原气氛下，100‑600℃加热10～60分钟，冷却到室温，即获得硒化亚锡p型半导体薄膜。本申请的制备方法，先采用磁控溅射制备无定型的硒化亚锡膜层，再进行氯化物溶液处理和100‑600℃的退火处理，得到结晶硒化亚锡p型半导体薄膜。本申请制备方法简单、易操作、成本低，适用于大面积生产，解决了SnSe材料不易成膜的问题。

技术领域

本申请涉及p型半导体薄膜技术领域，特别是涉及一种硒化亚锡p型半导体薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

p型半导体是半导体领域研究的热点，其掺杂性、热敏性和光敏性有利于应用于薄膜太阳能电池、探测器、薄膜晶体管和显示器等。薄膜半导体材料，厚度在微米甚至纳米量级，大大降低了材料的消耗，生长工艺简单，便于制作轻便、可弯曲的器件，性价比占优势，产业化前景较好。

目前比较常规的p型半导体材料包括Cu₂O、CdTe和NiO。其中，Cu₂O不稳定，CdTe含重金属，NiO易被还原；因此，现有的p型半导体都存在不同的缺陷和不足。

有研究显示，可以采用硒化亚锡(SnSe)薄膜制备薄膜锂离子电池或者光电探测器。但是，SnSe材料是层状结构，常规方法不易成膜。因此，如何更有效的制备硒化亚锡半导体薄膜是亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的硒化亚锡p型半导体薄膜的制备方法，由此制备的硒化亚锡p型半导体薄膜及其应用。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种硒化亚锡p型半导体薄膜的制备方法，包括采用磁控溅射，在衬底上沉积硒化亚锡膜层；对沉积硒化亚锡膜层的衬底进行氯化物溶液处理，获得表面覆盖氯化物的硒化亚锡膜层；然后，在真空或惰性气氛或弱还原气氛下，100-600℃加热10～60分钟，冷却到室温，即获得硒化亚锡p型半导体薄膜；氯化物为氯化亚锡、氯化镉、氯化镁、氯化钌、氯化铌、氯化钽、氯化钙、氯化锌、氯化钯、氯化铑、氯化锡、氯化铟、氯化铜和氯化钡中的至少一种；氯化物溶液处理包括，将沉积硒化亚锡膜层的衬底浸泡到氯化物溶液中；或者，将氯化物溶液涂覆在硒化亚锡膜层表面。

需要说明的是，本申请创造性的采用磁控溅射在衬底上制备无定型的硒化亚锡膜层，然后再对硒化亚锡膜层进行氯化物溶液处理和100-600℃的退火处理，得到高结晶的硒化亚锡p型半导体薄膜。本申请的制备方法，整个制备过程简单、易操作、成本低，适用于大面积生产，解决了SnSe材料不易成膜的问题。

本申请的一种实现方式中，氯化物溶液处理，在将沉积硒化亚锡膜层的衬底浸泡到氯化物溶液之前，还包括对沉积硒化亚锡膜层的衬底进行UV辐照处理。

优选的，浸泡条件为50-60℃浸泡10-20分钟。

本申请的一种实现方式中，所述氯化物溶液处理，将氯化物溶液涂覆在硒化亚锡膜层表面后，还包括，加热去除溶剂。

优选的，所述涂覆的方式为涂抹或喷涂。

本申请的一种实现方式中，磁控溅射的条件为，溅射腔压强0.1～10Pa，溅射腔气氛为氩气、氮气或氩氢混合气，衬底温度为10～500℃，溅射功率为0.01～10W/cm²，沉积速率为0.1～500nm/min，溅射时间为0.01～5小时。

本申请的一种实现方式中，氯化物溶液的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酮、冰醋酸和四氢呋喃中的至少一种。