研究了工作氣壓對(duì)磁控濺射法制備CIGS 薄膜的影響，采用X 射線衍射，掃描電鏡，X 射線螢光光譜和X 射線能量色散譜分析了膜層的組織和成分。研究發(fā)現(xiàn)，工作氣壓升高，薄膜沉積速率降低。當(dāng)工作氣壓低于0.2 Pa 時(shí)，薄膜致密均一;高于0.2 Pa 表面出現(xiàn)Cu2- x Se 相，并隨氣壓升高在膜表面的覆蓋面積增大。對(duì)氣壓影響薄膜表面形貌的機(jī)理采用成膜動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行了討論。

　　銅銦鎵硒(CIGS) 是一種P 型直接帶隙半導(dǎo)體材料，具有高達(dá)6×10⁵ cm^-1的光吸收系數(shù)，僅需微米級(jí)的厚度便可吸收99%的太陽(yáng)光，是第三代太陽(yáng)能電池的主要材料。CIGS的制備方法有很多，如濺射后硒化法，共蒸發(fā)法，合金靶磁控濺射法等。磁控濺射具有沉積速度高、膜層致密、附著性好、大面積均勻性好等特點(diǎn)，可制備高質(zhì)量的薄膜。國(guó)際上已開(kāi)展采用合金靶一步磁控濺射法制備CIGS薄膜的研究，但制備工藝對(duì)CIGS 薄膜的影響尚不明確，需要進(jìn)一步深入研究。

　　為獲得高質(zhì)量的薄膜，需要對(duì)濺射工藝參數(shù)如:濺射功率，工作氣壓，靶基距離等進(jìn)行控制。已有多個(gè)課題組細(xì)致研究了濺射功率對(duì)薄膜的影響: 采用單靶磁控濺射制備CIGS電池時(shí)，增加濺射功率能提高電池的轉(zhuǎn)化效率; 濺射功率顯著影響CIGS薄膜的組織、成分和性能，濺射功率增加導(dǎo)致沉積的CIGS薄膜的Cu含量減少，In 含量增加。濺射氣壓影響氣體分子的平均自由程，改變沉積粒子的能量，進(jìn)而影響薄膜的結(jié)晶與性能。然而工作氣壓對(duì)CIGS薄膜的影響報(bào)道極少，此外S. Rampino指出了室溫沉積的薄膜可以揭示薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理，因此本文采用室溫磁控濺射方法，在一系列不同Ar氣壓下制備了CIGS薄膜，研究了薄膜的組織，成分和表面形貌。

　　結(jié)論

　　對(duì)不同條件制備的CIGS薄膜組織成分分析表明，工作氣壓對(duì)濺射生長(zhǎng)薄膜影響顯著，尤其是薄膜的表面形貌。當(dāng)工作氣壓低于0.2 Pa 時(shí)，薄膜致密均一。工作氣壓升高，沉積速率降低，并促進(jìn)Cu-Se島區(qū)生長(zhǎng)，0.5 Pa 時(shí)，晶粒尺寸最小，最后在表面形成Cu2- xSe 相，破壞薄膜的均一性。其原因是由于工作氣壓升高，入射原子的平均能量降低，薄膜結(jié)晶減少，且表面遷移速度分量增加，形成島狀生長(zhǎng)結(jié)構(gòu),最終Cu2- xSe團(tuán)簇覆蓋在表面。

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