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热蒸发法制备的球棒状氧化锌晶体的形貌及生长过程

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Chinese Journal of Chemical Physics 2016年第3期29卷 369-373,I0002页

作者：高品王凯黄超孟路徐法强中国科学技术大学合肥国家同步辐射实验室合肥230026

在不用催化剂的条件下，通过热蒸发锌粉的方法，一种新颗的球棒状的氧化锌纳米结构被沉积在硅基片上．每一根球棒状的氧化锌纳米棒（“纳米球棒”）由三部分构成，分别是六边形“球棒头”、“球棒把手”以及一个连接过渡的部分．高分辨... 详细信息

在不用催化剂的条件下，通过热蒸发锌粉的方法，一种新颗的球棒状的氧化锌纳米结构被沉积在硅基片上．每一根球棒状的氧化锌纳米棒（“纳米球棒”）由三部分构成，分别是六边形“球棒头”、“球棒把手”以及一个连接过渡的部分．高分辨率透射电镜和选区电子衍射结果表明，纳米棒呈单晶特性，沿着[0001]方向择优生长．根据对实验结果的分析，纳米球棒的生长过程可以利用气一固生长机制进行解释，合理地提出其生长模型．

关键词：氧化锌热蒸发纳米结构生长过程

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热蒸发法制备TeO_2纳米线的生长机理

东北大学学报（自然科学版） 2016年第4期37卷 558-562页

作者：沈岩柏马嘉伟魏德洲张宝庆东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 中冶北方(大连)工程技术有限公司辽宁大连116600

以金属碲粉为原料,在450℃下采用热蒸发法在镀金玻璃基板上成功合成TeO_2纳米线,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对TeO_2纳米线的结构和形貌进行表征,并对其生长机理进行探讨.研究结果表明,具有四方相晶体结构的TeO_2纳... 详细信息

以金属碲粉为原料,在450℃下采用热蒸发法在镀金玻璃基板上成功合成TeO_2纳米线,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对TeO_2纳米线的结构和形貌进行表征,并对其生长机理进行探讨.研究结果表明,具有四方相晶体结构的TeO_2纳米线直径在70～200 nm之间,长度在几百微米至2 mm.通过对不同生长时间所获得产物的形貌观察,对TeO_2纳米线的生长过程进行了分析,推断TeO_2纳米线是通过气-固机制进行生长,镀金薄膜可能只是起到诱导和加速TeO_2纳米线生长的作用.

关键词：二氧化碲纳米线微观结构热蒸发生长机理

热蒸发法制备Sb2Se3薄膜太阳能电池及其光伏特性研究

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热蒸发法制备Sb2Se3薄膜太阳能电池及其光伏特性研究

作者：姚舜西南大学

学位级别：硕士

能源短缺一直是世界性的难题,传统能源总量有限并且对环境污染严重,寻求新型替代能源迫在眉睫,太阳能因为其绿色清洁无污染且取之不尽用之不竭的优点,具有高的研究价值,而SbSe材料具有优异光学性能,环境友好无毒,储量丰富等特点,是一种... 详细信息

能源短缺一直是世界性的难题,传统能源总量有限并且对环境污染严重,寻求新型替代能源迫在眉睫,太阳能因为其绿色清洁无污染且取之不尽用之不竭的优点,具有高的研究价值,而SbSe材料具有优异光学性能,环境友好无毒,储量丰富等特点,是一种极具前景的新型无机薄膜太阳能电池吸收层材料,近年来其最高器件转换效率也不断获得突破,最高达到了9.2%,但离理论效率23%还望尘莫及,制约器件转换效率的问题还没有彻底解决,因此很有必要对SbSe薄膜太阳能电池进行更加深入的研究。其中的热蒸发法是一种非常方便,成膜质量高的制备方法,广泛应用于太阳能电池领域,和其他制备方法相比,在大面积领域的适应性更好,但是在硒化锑薄膜电池中依旧存在薄膜质量差,开路电压较低等各种问题。因此本研究选择热蒸发制备硒化锑薄膜为主,通过控制制备工艺以及退火氛围,研究了HS氛围下退火的机理。同时在前面研究的基础上,探索了使用喷雾热解制备热解钨酸盐层作为空穴传输层以提升器件转换效率的机理。具体如下:为了研究SbSe薄膜的生长机理和载流子传输过程,本课题采用了改进过的热蒸发(RF)设备制备了SbSe薄膜,并通过调节冷却速率,热蒸发时间,热蒸发温度,基板旋转速率等各个方面,提高了SbSe薄膜的质量。在以上实验结果的基础上,通过对SbSe薄膜增加后处理退火过程,对薄膜进行更深入的完善和提高。通过在各种气氛(N、Se、S、HS)下进行退火,并结合不同的退火温度、退火时间等变量,从器件转换效率的提升直接体现出了薄膜质量的提高,另外,还深入分析了SbSe薄膜在退火过程中的载流子传输机制、能带变化机制、缺陷空位形成机制,解释了在HS氛围下退火的薄膜质量更好的原因,证明了与其他氛围相比具有的优越性。在HS氛围中退火时,会在表面形成一层非常薄的SbS层,内部的Se原子部分被S取代,并且S和Se原子会在SbS层进行小范围的扩散,扩散长度大约10 nm,而由于在热蒸发过程中,少部分Se升华而存在Se空位,在带隙内形成一个深能级,当S扩散进入薄膜内部,阻碍空位缺陷的形成,所以在薄膜内部的电荷复合现象减少,载流子寿命提高,从而提高了器件转换效率。并且从能级的角度可以分析得到,虽然SbS层的存在会产生一个势垒,使电荷传输到表面更加困难,不过同时由于有势垒的存在,而使得开路电压能够有略微的提升,并且由于SbS层厚度非常薄,对能级失配的影响被降到了最低。另外,制备了100个不同的器件,器件间性能差异小,证明了其稳定性也十分突出,最终获得器件转换效率达到6.2%。采用喷雾热解的方法,在SbSe薄膜上喷涂一层非晶结构的热解钨酸盐薄膜,并通过调节不同喷涂周期和沉积温度使其能更好的沉积在SbSe薄膜表面,增加的这一层热解钨酸盐薄膜能够增加空穴收集,降低背接触电阻,从而减少了载流子的重组,改善了载流子的收集,提高了J。并且,热解钨酸盐在晶界处形成一层包裹,钝化了背面的有害缺陷并降低了背面重组损失,减少了晶界处的泄漏通道。最终实现了3.78%的器件转换效率。证明了空穴传输层对提高SbSe太阳能电池具有潜在的应用价值。总之,改良后的热蒸发设备具备一定的优越性,HS氛围下退火会与表面氧化层反应,生成SbS层,减少表面缺陷,从而提高器件转换效率。而喷涂的热解钨酸盐层通过减少背面漏电通道、提高空穴收集效率来提高器件转换效率。

关键词： Sb2Se3薄膜热蒸发太阳能电池后处理喷雾热解

采空区气体流场多尺度数值模拟及热蒸发效应分析

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煤矿安全 2023年第2期54卷 84-91页

作者：杜斌赵磊中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122 平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467099

采空区漏风是诱发采空区遗煤自然发火的主要原因之一,然而在不同研究尺度下,采空区气体流动服从不同的规律。利用多尺度关联型分析方法分别从宏观尺度和介观尺度研究了采空区内自由流动域和多孔介质域内稳态流场的速度和压力分布情况;... 详细信息

采空区漏风是诱发采空区遗煤自然发火的主要原因之一,然而在不同研究尺度下,采空区气体流动服从不同的规律。利用多尺度关联型分析方法分别从宏观尺度和介观尺度研究了采空区内自由流动域和多孔介质域内稳态流场的速度和压力分布情况;构建了热-流-湿多场耦合模型,并在此基础上使用多物理场模拟软件模拟了煤中水分受气体流动和热蒸发效应影响下的变化情况。结果表明:煤中水分含量会在热蒸发效应下逐渐降低,与热重分析实验得到的结果相吻合;背风侧受流场影响水蒸气的浓度较高;另外受到蒸发吸热的影响,煤体温度场不断发生变化,靠近背风侧煤体内部温度下降较慢。

关键词：介观尺度采空区漏风自然发火气体流场多物理场耦合模型气液两相流热蒸发

基于膦氧化物钝化的热蒸发像素化钙钛矿发光二极管

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发光学报 2024年第1期45卷 1-10页

作者：刘念罗家俊杜培培刘征征杜鹃唐江华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 华中科技大学集成电路学院湖北武汉430074 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800

热蒸发法是实现钙钛矿发光二极管商业化显示应用的可靠技术。然而,热蒸发沉积的钙钛矿薄膜的PLQY经常较低,并且钝化手段不如溶液法丰富。本文报道了一种通过原位共蒸技术将钝化剂引入钙钛矿层的方法,这种方法能够钝化真空沉积钙钛矿中... 详细信息

热蒸发法是实现钙钛矿发光二极管商业化显示应用的可靠技术。然而,热蒸发沉积的钙钛矿薄膜的PLQY经常较低,并且钝化手段不如溶液法丰富。本文报道了一种通过原位共蒸技术将钝化剂引入钙钛矿层的方法,这种方法能够钝化真空沉积钙钛矿中的缺陷,增强辐射复合,并提高钙钛矿的PLQY。氧膦基团与不饱和位点形成配位络合,钝化了钙钛矿的晶界缺陷,并抑制了带尾态缺陷。基于最佳比例的钙钛矿薄膜所制备的LED器件表现出最大6.3%的EQE,最大亮度为35642 cd/m^(2)。更进一步地,基于全真空的器件制备工艺,获得了最大EQE为5.0%的312 ppi高分辨率PeLEDs。总之,本文为热蒸发PeLEDs的缺陷钝化提供了有用的指导,证明热蒸发PeLEDs在效率和亮度提升方面具有巨大潜力,并具备商业化前景。

关键词：钙钛矿发光二极管热蒸发缺陷钝化像素化

热蒸发法制备硫化镉(CdS)多晶薄膜及性能研究

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材料导报 2013年第2期27卷 28-30,43页

作者：邵秋萍张华门传玲田子傲安正华上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 复旦大学先进材料实验室上海200433

采用热蒸发法在50℃、100℃、150℃这3种不同的基底温度下沉积CdS薄膜,且对150℃生长的CdS薄膜取样进行退火处理30min,并对所有样品的微观结构和光学特性进行了分析。结果表明,不同基底温度下制备的CdS薄膜均具有(002)择优取向生长的特... 详细信息

采用热蒸发法在50℃、100℃、150℃这3种不同的基底温度下沉积CdS薄膜,且对150℃生长的CdS薄膜取样进行退火处理30min,并对所有样品的微观结构和光学特性进行了分析。结果表明,不同基底温度下制备的CdS薄膜均具有(002)择优取向生长的特征,且随着基底温度的升高,(002)特征衍射峰强度增加,半高宽变小,相应薄膜结晶度增大,有利于晶粒的生长。最终发现,150℃生长且经过退火处理的薄膜具有较为明显的六方相CdS多晶薄膜结构和较优的光学性能,能满足高效CIGS薄膜电池中缓冲层材料的基本要求。

关键词： CdS薄膜热蒸发微观结构光学特性

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热蒸发制备CdSe薄膜及其光电特性研究

人工晶体学报 2012年第3期41卷 687-691,697页

作者：徐平川曾体贤王志红西华师范大学物理与电子信息学院南充637009

采用真空热蒸发法技术制备CdSe薄膜,通过XRD、SEM、Hall效应和分光光度计测试了薄膜的结构、表面形貌、I-V特性和光学透过率。结果表明:CdSe薄膜(100)晶面的面间距为0.369 nm,晶粒大小约为10.2 nm,薄膜表面晶粒分布较为均匀;CdSe薄膜与... 详细信息

采用真空热蒸发法技术制备CdSe薄膜,通过XRD、SEM、Hall效应和分光光度计测试了薄膜的结构、表面形貌、I-V特性和光学透过率。结果表明:CdSe薄膜(100)晶面的面间距为0.369 nm,晶粒大小约为10.2 nm,薄膜表面晶粒分布较为均匀;CdSe薄膜与锡和银的肖特基势垒高度分别为0.76 V和0.69 V;CdSe薄膜的光透过率在远红外区较高,且呈上升趋势;折射率随波长增加按指数规律减小;根据Tauc关系和Urbach规则,获得能量带隙为1.79 eV和Urbach能量为0.217 eV。

关键词： CdSe薄膜热蒸发接触势垒带隙能量 Urbach能量

真空热蒸发法制备高效Sb2Se3太阳能电池

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真空热蒸发法制备高效Sb2Se3太阳能电池

作者：赵明昊电子科技大学

学位级别：硕士

近几十年来,全球性的环境问题频发。全球温度上升、北极臭氧层空洞、厄尔尼诺现象等全球性的环境问题屡屡引起国际社会的关注。为了解决这些环境问题,国际社会需要寻找新型能源以取代对环境污染严重的传统能源。因此,具有绿色、环保、... 详细信息

近几十年来,全球性的环境问题频发。全球温度上升、北极臭氧层空洞、厄尔尼诺现象等全球性的环境问题屡屡引起国际社会的关注。为了解决这些环境问题,国际社会需要寻找新型能源以取代对环境污染严重的传统能源。因此,具有绿色、环保、可持续等优点的太阳能进入了国际社会的视野。太阳能电池的吸收层材料必须要具有优秀的光电性能,除此以外,还需要拥有绿色无毒、储量丰富等优点。SbSe正是一种具有以上优点的新型无机薄膜光伏电池吸收层材料。SbSe材料具有优异的光电性能,且由于原料储量丰富、毒性较低和使用寿命较长等优点,近年来受到了人们的关注。SbSe薄膜的热处理工艺对器件性能有重要影响,传统的热处理方法是在沉积的薄膜冷却后进行二次退火。冷却再加热过程会中断沉积薄膜中原始晶体的生长,促进新晶体的形核和生长,从而导致薄膜形貌变差。此外,传统化学水浴法制备的CdS薄膜均匀性较差,并且会产生大量含镉废水,会对环境造成严重的重金属污染。针对上述问题,本工作研究在HS气氛下的原位热处理对SbSe薄膜及器件的影响,并研究HS处理影响器件性能的机制。再此基础上探索了旋涂法制备CdS缓冲层,以提高CdS薄膜质量,解决Cd废水问题。最终,SbSe太阳能电池器件光电转换效率得到有效提升。具体如下:(1)本工作采用真空热蒸发法来制备SbSe薄膜,研究了在HS气氛下的原位热处理对器件性能的影响。对比了退火气氛(真空,HS)、退火温度以及退火时间对SbSe薄膜质量、载流子传输性能及器件性能提升的效果。结果表明,在HS的气氛中进行原位退火时,SbSe薄膜的表面部分Se原子被S原子取代,并且可以填补SbSe薄膜的表面因高温发生反蒸发现象而导致的Se缺失缺陷,能有效减少薄膜内部载流子复合,延长载流子寿命。通过优化,最终使器件光电转换效率从4.31%提高至5.22%。研究器件表现出了良好的稳定性,在空气中保存20天,无明显衰减。(2)为了改进制备CdS薄膜制备工艺,本工作研究了旋涂法制备。通过化学计量比控制和表面修饰,提高了器件性能。以乙酸镉、硫脲溶于乙二醇甲醚中配制出了基于有机溶剂的旋涂溶液,制备出了晶粒尺寸适中,表面平整,覆盖均匀的CdS薄膜,并采用化学计量比控制,制备出了CdS(O)薄膜。研究了掺杂浓度、薄膜厚度以及Cd Cl处理对器件性能的影响,显著提高了器件的光伏性能。Cd Cl处理有效降低了理想因子和反向饱和电流密度,改善了CdS/SbSe异质结的质量,降低了CdS的缺陷。O掺杂可以明显改善缓冲层与吸收层的接触,减少CdS/SbSe界面的载流子复合,有利于载流子的传输与收集。通过优化,最终器件光电转换效率从4.52%提高至5.33%,这意味着旋涂法制备CdS薄膜能够有效提升硫属化合物光伏器件的性能。此外,旋涂法相比传统的水浴法,可以大量减少含镉废水的产生,节约成本,减少浪费,对环境更友好。综上所述,本工作采用HS对SbSe薄膜进行原位热处理退火,可以更简便、更有效提高SbSe薄膜质量,提高SbSe薄膜的光学、电学性能。旋涂法制备的CdS(O)薄膜能有效改善了缓冲层与吸收层的接触,减少CdS/SbSe界面的载流子复合,改善薄膜内载流子的传输与收集。通过工艺优化,最终实现SbSe太阳能电池光电转换效率显著提升。

关键词： Sb2Se3太阳能电池热蒸发原位退火 CdS(O)薄膜旋涂法

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热蒸发制备CdSe薄膜的退火工艺研究

材料导报 2017年第A01期31卷 242-245页

作者：裴传奇张志勇张敏杨辉刘其娅曾体贤西华师范大学物理与空间科学学院南充637002 中国科学院国家天文台北京100012

采用真空热蒸发技术在光学玻璃基底上制备了CdSe薄膜,研究了真空下不同退火温度和退火时间对CdSe薄膜晶体结构和表面形貌的影响。XRD结果表明,在400~500℃范围下退火2h、5h的CdSe薄膜晶型不发生改变,结晶性随退火温度升高而增强,其晶粒... 详细信息

采用真空热蒸发技术在光学玻璃基底上制备了CdSe薄膜,研究了真空下不同退火温度和退火时间对CdSe薄膜晶体结构和表面形貌的影响。XRD结果表明,在400~500℃范围下退火2h、5h的CdSe薄膜晶型不发生改变,结晶性随退火温度升高而增强,其晶粒尺寸从32nm增加至50nm。SEM结果表明,在450℃下退火2h后的CdSe薄膜表面颗粒分布均匀且排列规则、无裂纹。AFM结果表明,在450℃下退火2h后的CdSe薄膜致密性好,表面粗糙度低(5.19nm)。因此采用真空热蒸发制备的CdSe薄膜的热处理条件确定为:退火温度450℃,退火时间2h。

关键词：热蒸发 CdSe薄膜退火温度退火时间