[发明专利]一种稀土掺杂硅基薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种稀土掺杂硅基薄膜材料，其特征在于，包括如下步骤：

S1、多晶材料的制备：将ZnO与Ga₂O₃混合研磨后进行压片，随后进行煅烧；煅烧完成后即得多晶材料；

S2、磁控溅射处理：将步骤S1制备得到的多晶材料通过磁控溅射的方式溅射到硅基材料上，得材料a；

S3、稀土元素的掺杂：在惰性气氛中，将步骤S2所得材料a先进行第一次退火处理，得材料b，随后注入稀土离子；最后，在惰性气氛中，进行第二次退火处理，即得稀土掺杂硅基薄膜材料；

其中，稀土离子由摩尔比为1~3：1~3：1的Gd₂O₃、La₂O₃、Sc₂O₃均匀混合而成；

其中，步骤S1中，ZnO与Ga₂O₃的摩尔比为1.2~1.8：1；

其中，步骤S1中，压片压力为6~10MPa，保压时间为3~8min；煅烧温度为1100~1500℃，煅烧时间为6~24h；

其中，步骤S2中，磁控溅射的工艺条件为：真空压力为6×10^-3~9×10^-3Pa，氦气流量为35~45sccm，溅射压强为3~10Pa，硅基材料的温度为380~500℃，射频电源溅射功率为90~110W，溅射时间为3~6h。

2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂硅基薄膜材料，其特征在于，步骤S2中，所述硅基材料选自单晶硅光伏薄膜材料、多晶硅光伏薄膜材料中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂硅基薄膜材料，其特征在于，步骤S2中，多晶材料的用量为0.15~0.55mol，硅基材料的规格为15mm×15mm×（70~85）nm。

4.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂硅基薄膜材料，其特征在于，步骤S3中，第一次退火的温度为300~700℃，退火时间为12~18min；第二次退火的温度为1050~1200℃，退火时间为22~28min。

5.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂硅基薄膜材料，其特征在于，步骤S3中，稀土离子采用离子注入法注入，真空压力为3×10^-3~4×10^-3Pa，注入稀土氧化物携带的能量为120~180Kev。

6.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂硅基薄膜材料，其特征在于，步骤S3中，稀土离子的注入总剂量为10¹⁴~10¹⁸ions/cm²。