專利名稱：一種化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)水浴沉積領(lǐng)域，尤其涉及化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)水浴沉積(CBD)是制備半導(dǎo)體硫化鎘薄膜的常用方法之一，所使用的溶液體系主要有氯化鎘為主鹽的體系、醋酸鎘為主鹽的體系、碘化鎘為主鹽的體系、硫酸鎘為主鹽的體系等。無(wú)論使用哪種主鹽，一般都要向主鹽溶液中加入氨水和硫脲(CH4N2Q配成化學(xué)水浴液(即配成主鹽體系)，然后將襯底浸入其中，恒溫下進(jìn)行化學(xué)水浴沉積硫化鎘的反應(yīng)。使用上述主鹽體系進(jìn)行沉積反應(yīng)，尤其是使用氯化鎘為主鹽的體系化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的一個(gè)主要缺點(diǎn)是，得到的硫化鎘薄膜表面常吸附有較多的固體顆粒，且薄膜均勻性較差，從而對(duì)襯底的附著性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決用氯化鎘為主鹽的體系化學(xué)水浴沉積制備的硫化鎘薄膜表面吸附有較多固體顆粒，影響薄膜性能的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法， 包括如下步驟T = 65 90°C下向含有Cd2+、NH4+的水溶液中加入氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲，得到化學(xué)水浴混合液，所述化學(xué)水浴混合液中Cd2+、NH4+、氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲濃度分別為 0. 001 0. 01mol/L、0. 01 0. Imol/L、0. 1 0. 5mol/L、0. 1 1. Og/L、 0. 05 0. 2g/L 和 0. 001 0. 06mol/L ；保持T = 65 90°C進(jìn)行成膜反應(yīng)，直到襯底上沉積的硫化鎘薄膜的厚度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；最后，取出沉積了硫化鎘薄膜的襯底，并清洗、干燥。使用本發(fā)明提供的方法得到的硫化鎘薄膜每平方厘米的表面上平均吸附的固體顆粒減少約6. 9個(gè)，薄膜表面均勻性和致密度有較大提高。


圖1是實(shí)施例1的硫化鎘薄膜的掃面電子顯微鏡2是實(shí)施例2的硫化鎘薄膜的掃面電子顯微鏡3是實(shí)施例3的硫化鎘薄膜的掃面電子顯微鏡4是對(duì)比例1的硫化鎘薄膜的掃面電子顯微鏡5是襯底運(yùn)動(dòng)方向和化學(xué)水浴混合液循環(huán)流動(dòng)方向的一個(gè)例子的示意圖其中，1襯底，2襯底運(yùn)動(dòng)方向，3化學(xué)水浴混合液循環(huán)流動(dòng)方向；圖6是襯底運(yùn)動(dòng)方向和化學(xué)水浴混合液循環(huán)流動(dòng)方向的另一個(gè)例子的示意圖，其中，1襯底，2襯底運(yùn)動(dòng)方向，3化學(xué)水浴混合液循環(huán)流動(dòng)方向；
圖7是本發(fā)明提供的化學(xué)水浴沉積裝置的一個(gè)例子的示意圖，其中
1恒溫水浴鍋6管道
2水浴槽61管道位于水浴槽上方的開(kāi)口端
21水浴槽夾層7過(guò)濾裝置
3襯底夾具8超聲發(fā)生器
4襯底9噴淋裝置
5水泵10驅(qū)動(dòng)裝置
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供一種化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，包括如下步驟T = 65 90°C下向含有Cd2+、NH4+的水溶液中加入氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲，得到化學(xué)水浴混合液，所述化學(xué)水浴混合液中Cd2+、NH4+、氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲濃度分別為 0. 001 0. 01mol/L、0. 01 0. Imol/L、0. 1 0. 5mol/L、0. 1 1. Og/L、 0. 05 0. 2g/L 和 0. 001 0. 06mol/L ；保持T = 65 90°C進(jìn)行成膜反應(yīng)，直到襯底上沉積的硫化鎘薄膜的厚度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；最后，取出沉積了硫化鎘薄膜的襯底，并清洗、干燥。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
的方法，乙二胺四乙酸(EDTA)是作為Cd2+的絡(luò)合劑使用。與單獨(dú)用氨水(NH3 · H2O)作絡(luò)合劑相比，EDTA的加入增加了 Cd2+絡(luò)離子的穩(wěn)定性，減緩了 Cd2+離子的釋放速率，降低溶液的反應(yīng)速率，有利于延長(zhǎng)沉積過(guò)程中溶液體系處于膠體狀態(tài)的時(shí)間，從而減少薄膜表面的吸附顆粒。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
的方法，乙二胺四乙酸的濃度沒(méi)有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)鎘離子的濃度酌情添加，使EDTA與Cd2+形成穩(wěn)定的絡(luò)離子即可。另外，除了使用乙二胺四乙酸外，還可以使用乙二胺四乙酸的鈉鹽即乙二胺四乙酸鈉，或二者的混合物作為絡(luò)合劑。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
的方法，加入絮凝劑的目的是除去在沉積過(guò)程中吸附在薄膜表面的顆粒。在絮凝劑的作用下，化學(xué)水浴沉積過(guò)程中形成的小顆粒的沉淀物凝聚成大顆粒的沉淀物。大顆粒的沉積物吸附在薄膜表面時(shí)，與薄膜表面結(jié)合力較小，在超聲空化和攪拌時(shí)襯底與溶液的摩擦力的雙重作用下，薄膜表面吸附的大顆粒很容易脫落，從而達(dá)到減少薄膜表面吸附顆粒數(shù)量的作用。絮凝劑的選擇沒(méi)有特殊限制，常用的無(wú)機(jī)絮凝劑 (例如鋁鹽、鐵鹽和氯化鈣)和常見(jiàn)的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑(如聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、活性硅土)均可滿足本發(fā)明，優(yōu)選無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，例如聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁鐵、聚合硅酸鋁鐵、聚合硫酸氯化鋁中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
的方法，添加絮凝劑的濃度優(yōu)選為0. 1 0. 15g/L。絮凝劑的濃度在此范圍內(nèi)時(shí)，得到的硫化鎘薄膜的均勻性更好。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，Cd2+的濃度優(yōu)選為0. 002 0. 005mol/L。Cd2+濃度滿足這一范圍時(shí)，得到的硫化鎘薄膜的均勻性、致密性更好。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，NH4+的濃度優(yōu)選為0. 04 0. 06mol/L。NH4+濃度滿足這一范圍時(shí)，得到的硫化鎘薄膜的均勻性、致密性更好。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，氨水的濃度優(yōu)選為0. 2 0. 35mol/L。氨水濃度滿足這一范圍時(shí)，得到的硫化鎘薄膜的均勻性、致密性更好。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，絮凝劑的濃度優(yōu)選為0. 1 0. 15g/L。絮凝劑濃度滿足這一范圍時(shí)，硫化鎘薄膜表面吸附的固體顆粒更少。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，硫脲的添加量沒(méi)有特別限制，是本領(lǐng)域公知技術(shù)，保證化學(xué)水浴混合液中的S2_與Cd2+的摩爾濃度之比滿足 S2- Cd2+ = 1 1 6 1，優(yōu)選為 S2- Cd2+ = 3:1-5:1 即可。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，化學(xué)水浴沉積時(shí)，襯底在化學(xué)水浴混合液中的放置方式?jīng)]有特殊限制，可以將襯底水平放置在襯底夾具中(即襯底水平放置)，然后將襯底夾具浸入化學(xué)水浴混合液；也可以將襯底豎直放置在襯底夾具中(即襯底豎直放置)，然后將襯底夾具浸入化學(xué)水浴混合液。化學(xué)水浴沉積時(shí)，襯底可以靜置，也可以沿一定方向運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的方案是襯底基本豎直放置，且襯底基本在豎直方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(如圖5所示)。襯底以這種方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有利于增大其表面與化學(xué)水浴混合液之間的摩擦，從而有利于化學(xué)水浴混合液帶走其表面吸附的固體顆粒。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，襯底沿豎直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速率沒(méi)有特殊限制，優(yōu)選0. 5 1. 5m/min，這一攪拌速率有利于使襯底表面吸附的固體顆粒更少；更優(yōu)選0. 8 1. Om/min，這一攪拌速率不僅有利于使襯底表面吸附的固體顆粒更少，而且使硫化鎘薄膜沉積的更均勻。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，化學(xué)水浴沉積時(shí)，化學(xué)水浴混合液的流動(dòng)方式?jīng)]有特殊限制，可以靜置，也可以使其循環(huán)流動(dòng)。循環(huán)流動(dòng)的方向沒(méi)有特別限制，可以采用一般化學(xué)反應(yīng)的攪拌方式對(duì)其進(jìn)行攪拌(即攪拌器在水平面內(nèi)攪拌)，使其在水平面內(nèi)循環(huán)流動(dòng)；也可以用水泵抽提化學(xué)水浴混合液，使其在豎直方向上循環(huán)流動(dòng)，即形成豎直平面內(nèi)的環(huán)流(例如圖5中3和圖6中3所示即為豎直平面內(nèi)的環(huán)流)。根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)，化學(xué)水浴沉積時(shí)一般都使用超聲發(fā)生器，以使沉積的薄膜更均勻。使用超聲發(fā)生器時(shí)，若參照一般化學(xué)反應(yīng)的攪拌方式對(duì)液體進(jìn)行攪拌，則不利于發(fā)揮超聲的作用；而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使化學(xué)水浴混合液基本在豎直方向上做循環(huán)流動(dòng)(或稱化學(xué)水浴混合液在豎直平面內(nèi)循環(huán)流動(dòng))既可以使超聲波充分發(fā)揮作用，又可以進(jìn)一步增大襯底表面與化學(xué)水浴沉積混合液之間的摩擦(原因是襯底運(yùn)動(dòng)方向有時(shí)與化學(xué)水浴混合液循環(huán)流動(dòng)方向相反)，有助于減少沉淀物在薄膜表面的吸附，另外，還可以提高薄膜的均勻性。因此，優(yōu)選化學(xué)水浴混合液基本在豎直方向上做循環(huán)流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，化學(xué)水浴混合液基本在豎直方向上做循環(huán)流動(dòng)的方向沒(méi)有特殊限制，使用水泵抽提化學(xué)水浴混合液時(shí)， 既可以從水浴槽的底部將其抽出，并向上輸送，然后從水浴槽的上方流下(如圖7所示為例)；也可以從水浴槽的上部將其抽出，并向下輸送，然后從水浴槽的下部送出。優(yōu)選的方案是化學(xué)水浴混合液在水泵壓力作用下由下向上輸送，然后在水泵壓力和重力的共同作用下由上向下流動(dòng)完成循環(huán)流動(dòng)(即如圖7所示為例，用水泵從水浴槽的底部抽提化學(xué)水浴混合液，并向上輸送，然后從水浴槽的上方流下)。采用這種使化學(xué)水浴混合液在重力和水泵壓力的作用下從水浴槽上方落下，流回水浴槽?；瘜W(xué)水浴混合液從管道中落下到與襯底表面接觸(沖刷襯底表面)的過(guò)程中受到的阻力(空氣阻力和水浴槽中的化學(xué)水浴混合液的摩擦力)較小，對(duì)襯底表面的沖刷力較大，更有利于帶走襯底表面沉積的薄膜上吸附的固體顆粒。相比之下，采用從水浴槽的上部將化學(xué)水浴混合液抽出，并向下輸送，然后從水浴槽的下部送出的方式，從水槽下部涌出的液體受到水槽中液體自重產(chǎn)生的壓力作用， 再加上水槽中液體的摩擦力，故受到的阻力較大(與前述從水槽底部抽取化學(xué)水浴混合液相比)，因而對(duì)襯底表面的沖刷力較小，較之前種優(yōu)選方案，帶走的襯底表面沉積的薄膜上吸附的固體顆粒的數(shù)量減少。但總的說(shuō)來(lái)，上述2種循環(huán)流動(dòng)的方式(即在豎直方向上做循環(huán)流動(dòng))均較在水平面內(nèi)循環(huán)流動(dòng)或靜置不循環(huán)流動(dòng)的方式為優(yōu)?；瘜W(xué)水浴混合液在水泵壓力作用下由下向上輸送，然后在水泵壓力和重力的共同作用下由上向下流動(dòng)完成循環(huán)流動(dòng)的具體方向可以是逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)(如圖5中的3所示為例)，也可以是順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)(如圖6種3所示為例)。具體是采用順時(shí)針?lè)较颍€是逆時(shí)針?lè)较?，視具體的設(shè)備如何設(shè)置而定。例如，若管道和水泵的設(shè)置如圖7所示為例，最好采用水泵從水浴槽底部抽取化學(xué)水浴混合液，通過(guò)管道向上輸送至水浴槽上方，然后化學(xué)水浴混合液從水浴槽上方流入水浴槽，即順時(shí)針?lè)较蜓h(huán)流動(dòng)；若管道和水泵的設(shè)置與圖 7所示相反，即管道和水泵設(shè)置在水浴槽右側(cè)，則較好的方案同樣是采用水泵從水浴槽底部抽取化學(xué)水浴混合液，通過(guò)管道向上輸送至水浴槽上方，然后化學(xué)水浴混合液從水浴槽上方流入水浴槽，但水浴液逆時(shí)針?lè)较蜓h(huán)流動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，化學(xué)水浴沉積裝置包括水浴槽、襯底夾具和超聲發(fā)生器，襯底夾具、超聲發(fā)生器均設(shè)置在水浴槽內(nèi)(如圖7所示為例)。按照本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，化學(xué)水浴沉積過(guò)程中也可以保持化學(xué)水浴混合液靜置(即不使其沿一定方向循環(huán)流動(dòng))，而只開(kāi)啟超聲發(fā)生器。而優(yōu)選的方案是使化學(xué)水浴混合液在豎直方向上循環(huán)流動(dòng)(如圖5和圖6所示為例)，同時(shí)開(kāi)啟超聲發(fā)生器進(jìn)行化學(xué)水浴沉積反應(yīng)。所以，本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的與上述優(yōu)選方案對(duì)應(yīng)的化學(xué)水浴沉積裝置包括水浴槽、襯底夾具、超聲發(fā)生器，所述襯底夾具、超聲發(fā)生器均設(shè)置在水浴槽內(nèi)，還包括水泵和管道，所述水泵用于抽提水浴槽中的化學(xué)水浴混合液，使之基本在豎直方向上做循環(huán)流動(dòng)，所述管道用于輸送水泵抽出的化學(xué)水浴混合液；所述管道的一端與水泵連接，另一端開(kāi)口于水浴槽上方。具體的過(guò)程是水泵收取水浴槽中的化學(xué)水浴混合液并通過(guò)與之連接管道輸送到水浴槽上方，然后管道中的化學(xué)水浴混合液從管道位于水浴槽上方的開(kāi)口端流下，流回到水浴槽中，完成一個(gè)循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的一種化學(xué)水浴沉積裝置，更優(yōu)選管道開(kāi)口于水浴槽上方的一端設(shè)置有用于過(guò)濾化學(xué)水浴混合液的過(guò)濾裝置。如圖7所示為例，管道開(kāi)口端 61內(nèi)設(shè)置有過(guò)濾裝置7。過(guò)濾裝置的安裝方法和材質(zhì)沒(méi)有特殊要求，可以采用過(guò)濾棉或硬質(zhì)的過(guò)濾砂芯等。過(guò)濾裝置的孔徑?jīng)]有特殊要求，一般1 7 μ m即可滿足要求，優(yōu)選為1 3μπι。在管道開(kāi)口于水浴槽上方的一端設(shè)置過(guò)濾裝置，可以過(guò)濾掉大部分粒徑較大(一般 1 7μπι)的固體顆粒，從而進(jìn)一步減少沉積得到的薄膜表面吸附的固體顆粒。另外，也可以在管道的與水泵連接的一端設(shè)置過(guò)濾裝置，但這種設(shè)計(jì)一方面容易使本來(lái)應(yīng)該被過(guò)濾裝置吸附的固體顆粒在水泵的壓力作用下透過(guò)過(guò)濾裝置重新流會(huì)水浴槽，另一方面時(shí)間久了容易堵塞水泵。選擇上述優(yōu)選方案則不易發(fā)生上述現(xiàn)象，原因是水泵中的化學(xué)水浴混合液流到管道的位于水浴槽上方的開(kāi)口處時(shí)，水浴液的壓力較剛剛流出水泵時(shí)已減小，不容易使本來(lái)應(yīng)該被過(guò)濾裝置吸附的固體顆粒在水泵的壓力作用下透過(guò)過(guò)濾裝置重新流會(huì)水浴槽。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的一種化學(xué)水浴沉積裝置，更優(yōu)選管道開(kāi)口于水浴槽上方的一端設(shè)置有用于過(guò)濾化學(xué)水浴混合液的過(guò)濾裝置和噴淋裝置。在管道開(kāi)口于水浴槽上方的一端設(shè)置噴淋裝置可以降低水流的壓力，從而減小管道中流下的化學(xué)水浴混合液對(duì)水槽中化學(xué)水浴混合液的沖擊和擾動(dòng)，有利于均勻成膜。如圖7所示為例，化學(xué)水浴沉積反應(yīng)過(guò)程中，水泵5抽提水浴槽2中的化學(xué)水浴混合液，使之沿管道6向上流動(dòng)，并從管道位于水浴槽上方的開(kāi)口 61處設(shè)置的噴淋裝置9中噴出，流回到水浴槽2中。化學(xué)水浴沉積過(guò)程中，恒溫水浴鍋1保持水浴槽夾層21中的水恒溫(一般保持在65 90°C )且循環(huán)流動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置10帶動(dòng)夾持有襯底4的襯底夾具3 上下運(yùn)動(dòng)，保持超聲發(fā)生器8開(kāi)啟。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，襯底的選擇沒(méi)有特殊限制，可選用普通玻璃，半導(dǎo)體行業(yè)中常用的ITO玻璃、FTO玻璃等?；瘜W(xué)水浴沉積前最好對(duì)襯底進(jìn)行再次清洗和干燥，例如在超聲中分別用丙酮、去離子水清洗若干次，然后烘干。實(shí)施例11、化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜1. 1配制反應(yīng)溶液分別稱取氯化鎘6. 85g、氯化銨40. llg，將二者溶于13L去離子水，然后向其中加入25%的氨水0. 30L、EDTA 1. 5g及聚合氯化鋁鐵1. 5g，得到混合溶液體系A(chǔ)，并將混合溶液體系A(chǔ)加熱到80°C。將11. 4g硫脲溶于1. 7L去離子水，并將其加熱到80°C。1. 2沉積薄膜將襯底FTO玻璃豎直插入襯底夾具中，并將夾具浸入到混合溶液體系A(chǔ)中，當(dāng)襯底溫度達(dá)到80°C后，迅速加入硫脲溶液和去離子水，使化學(xué)水浴沉積溶液體系的總體積達(dá)到15L。該15L的化學(xué)水浴沉積溶液體系中，NH4+濃度0. 05mol/L, Cd2+濃度 0. 002mol/L,氨水的濃度 0. 28mol/L, EDTA 濃度 0. lg/L，絮凝劑濃度 0. lg/L，S2"濃度與 Cd2+ 濃度之比為[S2-] [Cd2+] =5:1。保持體系溫度在80°C，開(kāi)啟超聲發(fā)生器，并設(shè)定超聲波頻率為50Hz，同時(shí)開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)襯底夾具沿豎直方向上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，襯底夾具的運(yùn)動(dòng)速率為lm/min。沉積 20min后將襯底取出。2、清洗沉底將已沉積了 CdS薄膜的襯底取出，去離子水中超聲清洗20分，然后在烘箱中80°C烘干。實(shí)施例2與實(shí)施例1相同，不同之處在于EDTA濃度0. 5g/L，絮凝劑濃度0. 2g/L，超聲波頻率55Hz，襯底運(yùn)動(dòng)速率1. 5m/min，沉積時(shí)間30min。實(shí)施例3
與實(shí)施例1相同，不同之處在于EDTA濃度1. Og/L,絮凝劑濃度0. 05g/L，超聲波頻率40Hz，襯底運(yùn)動(dòng)速率為0. 5m/min，沉積時(shí)間45min。對(duì)比例1不采用本發(fā)明提供的方法，而是按照傳統(tǒng)的使用氯化鎘為主鹽體系的化學(xué)水域沉積法生產(chǎn)硫化鎘薄膜，即不加入EDTA、絮凝劑。本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例使用的化學(xué)反應(yīng)原料均為分析純，購(gòu)自廣東光華化學(xué)廠有限公司。用掃描電子顯微鏡(放大倍數(shù)30000倍，德國(guó)LEO公司LE01530Vp型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡)觀察按照實(shí)施例和對(duì)比例的方法得到的硫化鎘薄膜的表面形貌，如圖1 4所示。圖1 3分別是實(shí)施例1 3的硫化鎘薄膜的掃描電鏡圖，圖4是對(duì)比例的掃描電鏡圖。圖中圓圈中粒徑比周圍粒子大的白色顆粒就是硫化鎘薄膜表面吸附的固體顆粒沉淀。對(duì)比圖1 4可看出，按照本發(fā)明實(shí)施例的方法得到的硫化鎘薄膜表面吸附的固體顆粒數(shù)量比按照對(duì)比例(即傳統(tǒng)方法)得到的硫化鎘薄膜表面吸附的固體顆粒數(shù)量少，而且固體顆粒的平均粒徑小。另外，觀察圖1 3和圖4可以看出，圖4的黑色方框中的區(qū)域沒(méi)有硫化鎘微粒，而圖1 3不存在這一現(xiàn)象，說(shuō)明實(shí)施例的方法得到的硫化鎘薄膜的致密性、 均勻性均優(yōu)于對(duì)比例。對(duì)比圖1 3可以看出按照實(shí)施例1、2、3的方法得到的硫化鎘薄膜的硫化鎘微粒的平均粒徑依次增大，硫化鎘薄膜的致密性稍有降低，這很可能是由于EDTA的添加量增大引起的。這也證明，EDTA添加量取0. 1 1. Og/L這個(gè)范圍的中間值(例如0. 5g/L)時(shí)， 得到的硫化鎘薄膜的致密性更好，且表面吸附的固體顆粒的數(shù)量更少。在每個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例得到的樣品中各隨機(jī)抽取10個(gè)，一共抽取50個(gè)樣品，并將其分成5個(gè)組。組別與實(shí)施例和對(duì)比例的對(duì)應(yīng)關(guān)系是組1對(duì)應(yīng)實(shí)施例1，組2對(duì)應(yīng)實(shí)施例 2，組3對(duì)應(yīng)實(shí)施例3，組4對(duì)應(yīng)對(duì)比例1。對(duì)每個(gè)樣品的表面任意Icm2的面積進(jìn)行掃面電子顯微鏡測(cè)試(放大倍數(shù)30000倍，德國(guó)LEO公司LE01530Vp型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣品表面吸附的顆粒個(gè)數(shù)，并按下式(1)計(jì)算每組的硫化鎘薄膜表面平均吸附的固體顆粒數(shù)量，結(jié)果見(jiàn)表1。每平方厘米平均吸附量η =(叫+ +叫+…+如)/^)(1)表1每平方厘米的硫化鎘薄膜表面固體顆粒的平均吸附量
權(quán)利要求
1.化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，包括如下步驟T = 65 90°C下向含有Cd2+、NH4+的水溶液中加入氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲，得到化學(xué)水浴混合液，所述化學(xué)水浴混合液中Cd2+、NH4+、氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲濃度分別為 0. 001 0. 01mol/L、0. 01 0. Imol/L、0. 1 0. 5mol/L、0. 1 1. Og/L、 0. 05 0. 2g/L 和 0. 001 0. 06mol/L ；保持T = 65 90°C進(jìn)行成膜反應(yīng)，直到襯底上沉積的硫化鎘薄膜的厚度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；最后，取出沉積了硫化鎘薄膜的襯底，并清洗、干燥。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，所述絮凝劑選自聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁鐵、聚合硅酸鋁鐵、聚合硫酸氯化鋁中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，所述Cd2+的濃度為 0. 002 0. 005mol/L。
4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，所述NH4+的濃度為 0. 04 0. 06mol/L。
5.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，所述氨水的濃度為 0. 2 0. 35mol/L。
6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，所述絮凝劑的濃度為0. 1 0. 15g/L。
7.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，化學(xué)水浴沉積時(shí)，襯底基本豎直放置，且襯底基本在豎直方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，襯底往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速率為0. 5 1. 5m/min。
9.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，襯底往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速率為0. 8 1. Om/min。
10.如權(quán)利要求7所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，化學(xué)水浴沉積時(shí)，所述化學(xué)水浴混合液基本在豎直方向上做循環(huán)流動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，其特征在于，化學(xué)水浴沉積時(shí)，所述化學(xué)水浴混合液在水泵壓力作用下由下向上輸送，然后在水泵壓力和重力的共同作用下由上向下流動(dòng)完成循環(huán)流動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)水浴沉積技術(shù)領(lǐng)域，為解決化學(xué)水浴沉積得到的硫化鎘薄膜表面常吸附有固體顆粒的技術(shù)問(wèn)題，提供一種化學(xué)水浴沉積硫化鎘薄膜的方法，包括如下步驟T＝65～90℃下向含有Cd2+、NH4+的水溶液中加入氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲，得到化學(xué)水浴混合液，所述化學(xué)水浴混合液中Cd2+、NH4+、氨水、乙二胺四乙酸、絮凝劑和硫脲濃度分別為0.001～0.01mol/L、0.01～0.1mol/L、0.1～0.5mol/L、0.1～1.0g/L、0.05～0.2g/L和0.001～0.06mol/L；保持T＝65～90℃進(jìn)行成膜反應(yīng)，直到襯底上沉積的硫化鎘薄膜的厚度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；最后，取出沉積了硫化鎘薄膜的襯底，并清洗、干燥。本發(fā)明使面積1cm2的硫化鎘薄膜表面平均吸附的顆粒個(gè)數(shù)小于2個(gè)。另外，本發(fā)明的方法得到的薄膜的均勻性和對(duì)基體的附著力也有改善。
文檔編號(hào)C03C17/34GK102206050SQ20101014103
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者周勇, 曹文玉, 蔡志炬 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司