硫化表面含鋅之銅銦鋁二硒薄膜之特性分析

Abstract

本論文利用共濺鍍的方式製作銅銦鋁先驅層，藉由控制各靶材的?率，調控先驅層的成份比例，進而調變硒化製程後之薄膜的能隙。硒化完成之銅銦鋁二硒薄膜，需再經過硫化熱退火的方式，以硫取代硒形成銅銦鋁二硫。銅銦鋁二硒的能隙因鋁含量之多寡可由1 eV到2 7 eV，而銅銦鋁二硫的能隙範圍則可擴大到1 5 eV到3 5 eV，擴大能隙為實驗之主要目的之一，藉由硫化及摻雜鋁，將能隙擴大到可見光之發光波段。 在實驗中，硫化製程可分為二種，第一種是高溫硫化銅銦鋁二硒，將薄膜中的硒完全取代為硫，第二種方式低溫硫化，僅在薄膜表面形成銅銦鋁二硫。硫化完成之後，以化學水浴法製備硫化鋅層，作為元作之N型材料，形成硫化鋅∕銅銦鋁二硫之異質P-N接面。同質P-N接面的製程則是在高溫硫化之同時作鋅的摻雜。先濺鍍一層鋅在銅銦鋁二硒之上，再進行高溫化，硫化同時進行鋅的表面擴散，形成銅銦鋁二硫之同質P-N接面。 製程的最後，在N型區上方濺鍍一層摻鋁之氧化鋅（AZO），作為透明導電層，接著用銀膠製作上電極，完成二極體元作之製作。在濺鍍先驅層、化學水浴法製備硫化鋅或濺鍍鋅及濺鍍AZO時，會分別使用三個金屬罩（shadow mask），將元件規範成圓形區域，圓形區域由大至小。使用金屬罩的目的在於讓電流的分佈更加均勻，並防止非相連之薄膜層短路。元件完成之後，以電壓源偏壓進行元件發光測試，並觀察到不連續的光產生。 本實驗以掃描式電子顯微鏡（SEM）、能量分散光譜儀（EDXS）、X光繞射儀（XRD）、I-V量測、拉曼光譜儀（Raman）、低掠角繞射法（GIXRD）及螢光光譜儀（PL）等分析儀器，遂實驗步驟量測其結果，包括薄膜的表面形貌、成分比例、結構特性、二極體特性曲線等資料。 由分析結果顯示，硫化鋅∕銅銦鋁二硫之異質P-N接面二極體的特性曲線最佳。

Date of Award	2014 Jul 9
Original language	Chinese
Supervisor	Dung-Ching Perng (Supervisor)