薄膜太阳能电池课程需掌握知识点.pptVIP

气体的平均自由程分子平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。为分子直径（5×10-10m数量级）p为压强（Pa）T为气体温度k为玻耳兹曼常数（1.38×10-23焦耳/K)第31页，共88页，星期日，2025年，2月5日影响薄膜纯度的因素1.蒸发源物质的纯度；2.加热装置、坩埚等可能造成的污染；3.真空系统中残留的气体，杂质气体分子与蒸发物质的原子分别射向衬底，并可能同时沉积在衬底上。第32页，共88页，星期日，2025年，2月5日3.3.1电阻式蒸发装置电阻加热方式是采用钨、钼、钽等高熔点金属做成适当形状的蒸发源，或采用石英坩埚等。根据蒸发材料的性质以及蒸发源材料的浸润性等制作成不同的蒸发源形状。第33页，共88页，星期日，2025年，2月5日电阻热蒸发设备的优缺点优点：1.设备成本低2.操作简单3.适于蒸发单质薄膜缺点：1.支撑物与蒸发物反应2.难于获得高温3.蒸发率低4.化合物蒸发时会分解第34页，共88页，星期日，2025年，2月5日溅射第35页，共88页，星期日，2025年，2月5日气体放电过程（1）开始：电极间无电流通过，气体原子多处于中性，只有少量的电离粒子在电场作用下定向运动，形成极微弱的电流。（2）随电压升高：电离粒子的运动速度加快，则电流随电压而上升，当粒子的速度达饱和时，电流也达到一个饱和值，不再增加；第36页，共88页，星期日，2025年，2月5日（3）汤生放电：电压继续升高，离子与阴极靶材料之间、电子与气体分子之间的碰撞频繁起来，同时外电路使电子和离子的能量也增加了。离子撞击阴极产生二次电子，参与与气体分子碰撞，并使气体分子继续电离，产生新的离子和电子。这时，放电电流迅速增加，但电压变化不大，这一放电阶段称为汤生放电。汤生放电后期称为电晕放电。第37页，共88页，星期日，2025年，2月5日辉光放电辉光放电：汤生放电后，气体会突然发生电击穿现象。此时气体具备了相当的导电能力，称这种具有一定导电能力的气体为等离子体。电流大幅度增加，放电电压却有所下降。导电粒子大量增加，能量转移也足够大，放电气体会发生明显的辉光。电流不断增大，辉光区扩大到整个放电长度上，电压有所回升，辉光的亮度不断提高，叫异常辉光放电，可提供面积大、分布均匀的等离子体。第38页，共88页，星期日，2025年，2月5日弧光放电：电压大幅下降，电流大幅增加，产生弧光放电，电弧放电斑点，阴极局部温度大幅升高，阴极自身会发生热蒸发。第39页，共88页，星期日，2025年，2月5日辉光放电是在真空度约为10-1Pa的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种稳定的自持放电。溅射法基于荷能粒子轰击靶材时的溅射效应，而整个溅射过程都是建立辉光放电的基础之上。第40页，共88页，星期日，2025年，2月5日2溅射工作原理所谓溅射是指荷能粒子轰击固体表面(靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象。这些被溅射出来的原子将带有一定的动能．并且具有方向性。应用这一现象将溅射出来的物质沉积到基片或工型表面形成薄膜的方法称为溅射(镀膜)法。第41页，共88页，星期日，2025年，2月5日溅射产额的影响因素入射离子能量入射离子种类和被溅射物质种类离子入射角度对溅射产额的影响靶材温度对溅射产额的影响第42页，共88页，星期日，2025年，2月5日溅射法的主要特点a、在溅射过程中入射离子与靶材之间有很大的能量传递，因此溅射出的原子将从中获得很大的能量，在沉积时，高能量的原子对衬底的撞击提高了原子自身在薄膜表面的扩散能力，使薄膜的组织更致密、附着力也得到明显改善。当然这也会引起衬底温度的升高。b、制备合金薄膜时，成分的控制性能好。第43页，共88页，星期日，2025年，2月5日c、溅射靶材可以是极难熔的材料。因此，溅射法可以方便地用于高熔点物质的溅射和薄膜的制备。d、可利用反应溅射技术，从金属元素靶材制备化合物薄膜。e、有助于改善薄膜对于复杂形状表面的覆盖能力，降低薄膜表面的粗糙度第44页，共88页，星期日，2025年，2月5日溅射方法直流溅射：适于良导体射频溅射：适于绝缘体，半导体，导体等磁控溅射：沉积温度低，速率高反应溅射：薄膜材料与靶材不同离子束溅射：靶和基片与加速极不相干第45页，共88页，星期日，2025年，2月5日（1）直流溅射设备直流溅射又称阴极溅射或二极溅射，适用于导电性较好