[发明专利]多元靶双靶共溅射制备铜锌锡硫薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种多元靶双靶共溅射制备铜锌锡硫(CZTS)薄膜的方法，包括以下步骤：1）钠钙玻璃(SLG)的清洗；2）在洗净的SLG表面上镀1μm厚的钼电极；3）用铜锡硫(CTS)靶及硫化锌(ZnS)靶溅射得到铜锌锡硫薄膜预制层；4）将上述条件下制备的预制层进行合金处理；5）将步骤4中经过合金处理的预制层硫化退火(570~590℃，25‑35min)得到CZTS薄膜；相比于传统的多靶(单质靶或二元靶)分步溅射或多靶(单质靶或二元靶)共溅射优点在于：本方法基于CZTS的形成机理(CTS＋ZnS=CZTS)，只需一个Cu‑Sn‑S靶及一个ZnS靶共溅射预制层并通过后续的退火就能得到CZTS薄膜，该方法工艺过程简单、成膜效率高，能有效抑制铜硫相(Cu2‑xS)及硫锡相(Sn2‑xS)的生成，大幅提高了CZTS薄膜的均匀性及单相性。

主权项

1.一种多元靶双靶共溅射制备铜锌锡硫薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)衬底清洗：将钠钙玻璃依次用去污粉、丙酮、酒精、去离子水超声清洗、然后在重铬酸钾溶液中浸泡30min，后再用去离子水超声清洗，并用氮气吹干；(2)溅射制备多层结构的Mo背电极；(3)将镀好Mo电极的SLG衬底进行原位烘烤；(4)通过射频溅射，以铜锡硫靶及硫化锌靶两种多元化合物，沉积得到750nm的CZTS预制层；(5)将步骤4中经过合金处理的预制层放入硫化炉在常压氮气保护下进行硫化退火，并自然冷却后得到CZTS薄膜；步骤(1)所述的重铬酸钾溶液为80～90℃的过饱和重铬酸钾溶液；步骤(2)所述的多层结构的Mo背电极依次在1.5Pa、1.0Pa、0.5Pa、0.3Pa的工作气压，衬底温度160℃的条件下直流溅射得到，其中工作气压1.5Pa溅射时间为10min，工作气压1.0Pa溅射时间为15min，工作气压0.5Pa溅射时间为25min，工作气压0.3Pa溅射时间为45min；步骤(3)在220℃下对镀好Mo电极的SLG烘烤30分钟，使SLG中的钠离子充分扩散进入Mo背电极；步骤(5)所述的CZTS预制层需经过20～30min，温度200～250℃，在常压氮气保护下合金处理；所述的预制层硫化合金时温度在25～35分钟内从570℃线性变化至590℃。