[发明专利]一种化学水浴沉积硫化镉薄膜的方法及装置

权利要求书

1.一种化学水浴沉积硫化镉薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）清洗衬底：将衬底清洗干净，然后吹干；

（2）安装衬底：将衬底置于夹具上，并将衬底与水平面之间的夹角设定在3°～60°之间；

（3）预热衬底：将衬底通过恒温箱加热，将恒温箱内环境温度维持在55～90℃之间以预热衬底，使得预热后的衬底温度与设定的溶液反应温度之间的温差控制在±10℃以内；

（4）配置溶液：将镉盐、氨水、缓冲剂、硫脲、去离子水按一定比例混合制成反应溶液，然后兑入反应容器中；

（5）反应沉积：用水泵将反应溶液抽出，反应溶液流经加热器并被快速加热至反应温度60～85℃之间，采用漫淋方式使反应溶液在衬底上均匀铺展并持续流过，在化学反应的作用下，硫化镉薄膜生长至所需厚度，总的反应时间为10～50min；

（6）后续处理：通过传输装置将夹具与镀膜衬底同时移至另一位置，采用去离子水冲洗，然后将清洗后的衬底移至干燥装置内进行吹干或烘干。

2.根据权利要求1所述的化学水浴沉积硫化镉薄膜的方法，其特征在于：

在步骤（4）中，所述镉盐为硫酸镉、乙酸镉、氯化镉、碘化镉中的一种；所述缓冲剂为氯化铵、硫酸铵、乙酸铵中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的化学水浴沉积硫化镉薄膜的方法，其特征在于：

在步骤（4）中，所述镉盐产生的Cd²⁺浓度为0.5～8mM；氨水浓度为0.1～1M；所述铵盐产生的NH₄⁺浓度为0～50mM；所述硫脲的浓度为5～100mM。

4.根据权利要求1所述的化学水浴沉积硫化镉薄膜的方法，其特征在于：

在步骤（5）中，所述反应溶液的加热速率≥10℃/s。

5.一种化学水浴沉积硫化镉薄膜的装置，其特征在于:

所述装置包括反应容器、水泵、出液管、恒温箱、漫淋槽、夹具；

在所述反应容器内兑入配置好的反应溶液；

恒温箱内设置有漫淋槽、夹具，所述漫淋槽溢出口的一边槽体截面为弧面，所述夹具的一倾斜面用于放置待沉积硫化镉薄膜的衬底，并使得衬底上沿伸入漫淋槽溢出口下方；

通过水泵和出液管将反应容器中的反应溶液注入至恒温箱内的漫淋槽中。

6.根据权利要求5所述的化学水浴沉积硫化镉薄膜的装置，其特征在于:

所述装置还进一步包括加热器、阀门和恒温箱自带的温度控制器，加热器和阀门均安装在出液管上；

通过所述加热器加热反应溶液至反应温度，通过水泵和阀门调节反应溶液的压力和流量；

通过温度控制器将恒温箱内环境维持在预定温度以加热衬底并维持反应溶液的反应温度。

7.根据权利要求5或6所述的化学水浴沉积硫化镉薄膜的装置，其特征在于：

所述衬底与所述夹具之间通过橡胶衬垫密封，以防反应溶液流至所述衬底背面；所述衬底与水平面之间的夹角可通过调节杆调整；所述衬底是玻璃、不锈钢、聚酰亚胺的一种。

8.根据权利要求5或6所述的化学水浴沉积硫化镉薄膜的装置，其特征在于：

所述夹具底部设有传输装置；在反应沉积时，所述夹具与设置在夹具斜面上的衬底既可由所述传输装置带动同时连续移动，也可保持静止不动；其中，所述传输装置由传动轮和导轨构成，传动轮安装在夹具底部，导轨设置在恒温箱的底面上。

9.根据权利要求5或6所述的化学水浴沉积硫化镉薄膜的装置，其特征在于：

所述装置还包括废液槽，其槽口邻接在衬底下沿，使反应后的废弃溶液经废液槽流向废液收集装置。