衬底温度对共溅射法制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长的影响

研究了衬底温度对采用Cu2ZnSnS4靶和Cu靶共溅射制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长的影响。采用拉曼光谱、X射线能量色散谱仪、扫描电子显微镜和紫外 可见 近红外分光光度计对在不同衬底温度条件下制备的Cu2ZnSnS4薄膜 的元素比例、形貌以及光学带隙进行了表征与分析。结果表明制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长遵循不同规律。室温衬底条件下制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长遵循两步法，导致颗粒尺寸和元素分布不均；而在120~200 ℃衬底温度条件下制备的Cu-Zn-Sn-S预置层在溅射过程中已有Cu2ZnSnS4晶粒形成，这些晶粒在后续硫化生长过程中起到形核点的作用， 促进了Cu2ZnSnS4晶粒的长大与元素的均匀分布。随着衬底温度的升高，Cu-Zn-Sn-S预置层及由此制备出的Cu2ZnSnS4薄膜的结晶性变好，Cu2ZnSnS4薄膜的带隙先升高后减小至1.55 eV。