[发明专利]一种调节硫化亚铜薄膜铜硫原子比的工艺

说明书

本发明属于光电材料制备工艺领域，更进一步涉及一种调节硫化亚铜薄膜铜硫原子比的工艺。

在现有技术中硫化亚铜薄膜制备有以下几种方法：①湿法制备硫化亚铜薄膜；其一种工艺为以金属为衬底，在金属表面上形成CdS层，然后将其浸入具有一定浓度的硫酸铜(含有铜离子的酸性溶液)中，通过烘干，在表面层形成Cu₂S薄膜，此方法主要用于制备Cu₂S/CdS薄膜太阳光电池方面。②热蒸发方法：将Cu₂S粉末放入坩埚中，通过将坩埚加热，将其蒸发，在衬底材料上形成Cu₂S薄膜。现有方法所制备的Cu₂S薄膜铜硫原子比无法控制。

本发明的目的在于克服以下现有技术的缺陷，提供一种调节硫化亚铜薄膜铜硫原子的工艺。

本发明方法的步骤为：①首先选用普通平板玻璃作为衬底材料，并用玻璃清洗剂清洗干净，晾干后放入加热炉中烘烤，烘烤温度300～400℃，时间0.5～2小时；②将烘烤过的玻璃放入真空室中，真空度为1×10^-2帕，用普遍的热蒸发方法，蒸镀厚度为200nm的铜薄膜；③最后将铜薄膜放入硫化炉中进行硫化，硫化炉内温度为480～540℃，时间为3～8分钟；④将硫化亚铜薄膜放入离子注入机的真空室中，当真空达到1×10^-3帕时充入N₂，使真空度至2.5×10^-3帕，使N₂在离子源中放电形成N⁺离子的等离子体；⑤对等离子体加以引出电压，将N⁺离子引出，并加速获得10-50KeV能量的离子束，束流密度为1μA/cm²；⑥将此离子束对硫化亚铜薄膜进行轰击，4分钟左右，即可对硫化亚铜薄膜的铜硫原子比控制到2∶1。

实施例1：①选用普通平板玻璃作为衬底材料，并用玻璃清洗剂清洗干净，晾干后放入加热炉中烘烤，炉内温度为350℃，烘烤时间1小时；②将处理过的玻璃放入真空室中，真空达到1×10^-2帕时，用普遍的热蒸发方法，蒸镀厚度为200纳米的铜薄膜；③将制备的铜薄膜放入硫化炉中硫化，炉内温度为500℃，硫化时间5分钟即可形成符合要求的硫化亚铜薄膜；④将硫化亚铜薄膜放入离子注入机的真空室中，当真空达到1×10^-3帕时充入N₂，使真空度达2.5×10^-3帕，使N₂在离子源中放电形成N⁺离子的等离子体；⑤对等离子体加以引出电压，使N⁺离子引出，并加速获得3-50KeV能量的离子束，束流密度为0.5-2μA/cm²；⑥将此离子束对硫化亚铜薄膜进行轰击，即可对硫化亚铜薄膜的铜硫原子比进行控制。

实施例2：实施例2的步骤①-④同实施例1一样，步骤⑤对等离子体加以引出电压，将使N⁺离子引出，并加速获得10KeV能量的离子束，束流密度为2μA/cm²；⑥将此离子束对硫化亚铜薄膜进行轰击6分钟左右，即可使硫化亚铜薄膜铜硫原子比控制为2∶1。

实施例3，实施例3的步骤①-④同实施例1一样，步骤⑤对等离子体加以引出电压，将N⁺离子引出，并加加速获得50KeV能量的离子束，束流密度为0.5μA/cm²；⑥将此离子束对硫化亚铜薄膜进行轰击3分钟左右，即可使硫化亚铜薄膜铜硫原子比控制为2∶1。采用本发明工艺可对Cu₂S薄膜的铜硫原子比进行控制。