襯底溫度對蒸汽輔助沉積法制備鈣鈦礦薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響

劉華秋 朱大明 劉 星 季庚午 楊迎國 文 聞 高興宇

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襯底溫度對蒸汽輔助沉積法制備鈣鈦礦薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響

劉華秋1,2朱大明1,2劉 星1,2季庚午1,2楊迎國1,3文 聞1,3高興宇1,3

1（中國科學院上海應(yīng)用物理研究所 張江園區(qū) 上海201204）2（中國科學院大學 北京 100049）3（中國科學院微觀界面物理與探測重點實驗室 上海 201800）

通過調(diào)控薄膜生長襯底溫度，提出了一種改良的蒸汽輔助沉積法制備有機-無機混合鈣鈦礦薄膜，可以更為可控優(yōu)化薄膜生長條件。用同步輻射掠入射X射線衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction, GIXRD)結(jié)合掃描電鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)、紫外可見吸收譜(UV-Visible Absorption Spectrum)等表征方法證明襯底溫度對制備的鈣鈦礦薄膜質(zhì)量具有重要的作用：較低的襯底溫度(約70°C)有助于鈣鈦礦晶粒的形成，其結(jié)晶性、晶面擇優(yōu)生長取向均較好，同時具有較高的光吸收性能；當襯底溫度升高時(100°C、125°C)，所制備的鈣鈦礦薄膜結(jié)晶性變?nèi)酰w擇優(yōu)生長取向明顯變差，光吸收性能隨之下降。研究結(jié)果有助于進一步優(yōu)化蒸汽輔助沉積法制備鈣鈦礦薄膜工藝。

同步輻射掠入射X射線衍射，鈣鈦礦薄膜，改良的蒸汽輔助沉積法，襯底溫度

近年來，有機-無機混合鈣鈦礦太陽能電池由于具有高效率和價格低廉等優(yōu)點，發(fā)展迅速[1]，基于鹵化鉛鈣鈦礦(CH3NH3PbX3，X=Cl、I、Br)的全固態(tài)薄膜太陽能電池效率從3.8%[2]迅速地增長到20%以上[3]，具有廣泛的應(yīng)用前景。鹵化鉛鈣鈦礦是一種直接帶隙材料，并在整個可見光波段中展現(xiàn)出了強吸光能力，其光學吸收系數(shù)高于104cm?1[4]。該類材料是雙極性的，可以同時傳輸電子和空穴，且電子和空穴具有非常大的傳輸距離，可達到100nm以上，甚至超過1mm，這使得器件中的鈣鈦礦薄膜可以充分吸收太陽光能量[5?7]。……