[发明专利]一种ZnSnN

说明书

本发明公开了一种ZnSnN₂薄膜及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：在流动的氮气及氩气气氛中，将金属锌经射频溅射并将金属锡经直流溅射，通过共溅射法沉积在衬底上，即得到ZnSnN₂薄膜。本发明解决了现有方法制备的ZnSnN₂薄膜载流子迁移率不高的问题。

技术领域

本发明涉及半导体薄膜材料技术领域，尤其涉及一种ZnSnN₂薄膜及其制备方法。

背景技术

锌锡氮（ZnSnN₂）薄膜作为一种新型三元化合物半导体薄膜材料，由于其具有元素储量丰富、无毒性、成本低廉、高吸收系数、并且可根据阳离子的无序性使其能带在1.0-2.0eV可调等优势，非常适合做下一代太阳能电池的吸收层。虽然ZnSnN₂薄膜具有非常好的性能，但ZnSnN₂并没有像其它Zn-Ⅳ-N₂材料那样被深入研究，这是由于莫斯-布尔斯坦效应（Moss-Burstein effect）导致的简并化载流子浓度。这种简并化的高载流子浓度会导致重要的半导体功能消失。另外，材料的载流子迁移率也是影响太阳能电池光电转换效率的关键因素。为了得到高载流子迁移率的ZnSnN₂薄膜，常用的方法是对其进行各种后处理。那么，如果能用简单的方法，直接制备出载流子浓度低，且载流子迁移率高的ZnSnN₂薄膜，将会大大增加其应用价值。针对现有方法制备的ZnSnN₂薄膜载流子迁移率过低的问题,常用的方法是对其进行各种后处理，但是工艺复杂且效果不理想。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种ZnSnN₂薄膜及其制备方法，旨在解决现有方法制备的ZnSnN₂薄膜载流子迁移率不高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，包括步骤：

在氮气及氩气气氛中，将金属锌经射频溅射并将金属锡经直流溅射，通过共溅射法沉积在衬底上，即得到ZnSnN₂薄膜。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，包括步骤：

先将锌靶固定在射频靶位上，将锡靶固定在直流靶位上，将溅射系统抽真空，再持续通入氮气与氩气并保持气压稳定，然后通过共溅射法将锌和锡同时沉积在硅片或玻璃衬底上，即得到ZnSnN₂薄膜。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，所述氮气为99.999%的高纯氮气，所述氩气为99.995%的高纯氩气。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，所述氮气的流量为4~8sccm，所述氩气的流量为15~25sccm。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，所述射频溅射功率为30~50w，所述直流溅射功率为15~20w。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，所述射频溅射及直流溅射的气压均为3~7Pa。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，所述衬底需预先进行清洗。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，所述衬底需预先经丙酮、酒精及去离子水清洗。

所述的ZnSnN₂薄膜的制备方法，其中，所述衬底在进行薄膜沉积前需加热至300~400℃。