Cu_(2)ZnSnS_(4)_Bi_(2)FeCrO_(6)半导体异质结的脉冲激光沉积法制备及其光电性能.pdf

本文主要探讨了Cu2ZnSnS4 (CZTS)和Bi2FeCrO6 (BFCO)两种半导体材料形成的异质结，并利用脉冲激光沉积(PLD)技术进行制备，同时研究了这种异质结的光电性能。Cu2ZnSnS4是一种常见的p型半导体，而Bi2FeCrO6是一种无机铁电氧化物双钙钛矿，具有独特的多铁性特性，在室温下展现出优异的光电子和光伏应用潜力。 通过PLD法制备CZTS和BFCO薄膜，利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能量色散谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等分析手段，对薄膜的形态、密度和化学计量比进行了表征。结果显示，制得的薄膜具有均匀致密的形貌，符合预期的化学组成比例，而且通过逐层沉积技术有效地减少了异质结界面的缺陷和杂质。 接着，研究了沉积温度和不同基底（如FTO导电玻璃、掺铌的SrTiO3和Si/SiO2/Ti/Pt）对薄膜性能的影响。这有助于优化异质结的形成条件，从而提升其光电性能。 进一步，通过可见光吸收谱测试和Tauc方法，估计了BFCO和CZTS薄膜的禁带宽度，分别为2.23 eV和1.49 eV。这两个值揭示了材料的光学性质，BFCO的禁带宽度较大，适合在较宽的光谱范围内吸收光子，而CZTS的禁带宽度较小，有利于产生电子-空穴对。 实验结果显示，所制备的CZTS/BFCO异质结显示出良好的整流特性，这意味着它在光电器件中可能具有优异的光电转换能力。当施加的电场强度在0.5 kV/cm到2.0 kV/cm之间时，异质结的漏电行为符合Schottky发射模型，这为进一步理解和优化器件性能提供了理论依据。 本研究成功地通过PLD技术制备了Cu2ZnSnS4/Bi2FeCrO6半导体异质结，并对其光电性能进行了深入研究。这些结果对于开发新型光电子设备，特别是在太阳能电池和光探测器等领域具有重要的参考价值。通过优化制备条件和理解异质结界面性质，未来有可能实现更高效的能源转换和光电器件。