[发明专利]一种制备铜基硫硒化物半导体薄膜方法

摘要

本发明涉及一种高效光电性能铜基硫硒化物半导体薄膜，为多元铜基硫硒化物材料，化学通式为Cu_x1M1_x2M2_x3(SSe)_x4，M1和M2为不同的金属元素，且分别为Zn、Sn、Ge、Si、In、Ga、Al中的一种；多元铜基硫硒化物为铜锌锡硫或CuGaS₂薄膜；制备方法采用溶液‑旋涂法，简单的湿度调控方法制备高效光电性能的多元铜基硫硒化物半导体薄膜。通过调控前驱体溶液所处的环境湿度使多元铜基硫硒化物的光电性能得到显著提升。此湿度调控方法操作简单，且具有通用性。

主权项

一种高效光电性能铜基硫硒化物半导体薄膜，其特征是所述多元铜基硫硒化物的化学通式为Cu_x1M1_x2M2_x3(SSe)_x4，M1和M2为不同的金属元素，且分别为Zn、Sn、Ge、Si、In、Ga、Al中的一种；多元铜基硫硒化物为铜锌锡硫或CuGaS₂薄膜；制备方法采用溶液‑旋涂法，具体步骤为：1)将醋酸铜，氯化铜，氯化亚铜，硝酸铜中的一种或者两种以上的任意比例混合物与权利1所述的M1和M2金属离子的硝酸盐、氯化盐或者醋酸盐中的一种或者任意两种的任意比例混合物以及硫脲加分别加入到溶剂中进行搅拌混合，得到澄清的前驱体溶液；所述的溶剂为乙二醇甲醚，二甲亚讽，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；2)将步骤1)配制的澄清前驱体溶液在相对湿度为5％‑95％的环境中老化0.5‑200小时。老化后的前驱体溶液旋涂在导电衬底上，在200‑550℃的空气中煅烧1‑60分钟得到一层薄膜，重复以上旋涂和煅烧步骤获得0.05‑3微米的最优厚度样品；旋涂和煅烧完成后，把样品在450‑600℃的温度下进行硫硒化，硫硒化时间为20‑120分钟，硫硒化是单质硫与硒蒸汽气氛或者硫化氢与硒化氢气体中进行；硫化或硒化完成后，得到约0.05‑3微米厚的多元铜基硫硒化物薄膜。3)将步骤1)所得的透明的前驱体溶液利用步骤2)同样的方法制备成薄膜。不同的是透明前驱体溶液旋涂前不进行老化，而是在旋涂的过程中，调控环境相对湿度在5％‑95％之间进行旋涂操作。