pcuscn薄膜的電沉積法制備與性能研究

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1、中文摘要本文采用電化學(xué)沉積法,首次以硫酸銅和硫氰酸鉀的水溶液為前驅(qū)體原料,在ITO導(dǎo)電玻璃上沉積出了性能良好的p-CuSCN半導(dǎo)體薄膜。考察了各種工藝參數(shù)對CuSCN薄膜的性能的影響,對電沉積過程中的伏安特性進(jìn)行了綜合分析,確定了電沉積的最佳條件。對于電沉積過程中薄膜生長機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。硫酸銅與硫氰酸鉀的棍合水溶液極不穩(wěn)定,先生成棕色的Cu(SCN)2沉淀,再轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨腃uSCN沉淀。絡(luò)合劑的加入使硫酸銅和硫氰酸鉀的混合水溶液能作為穩(wěn)定的電沉積溶液。經(jīng)考察EDTA是本實(shí)驗(yàn)最合適的絡(luò)合劑,且加入EDTA

2、的電沉積溶液放置幾天后再沉積對提高成膜質(zhì)量有利。利用線性伏安法考察了電沉積溶液的電化學(xué)性質(zhì),確定合適的沉積電位,并記錄電沉積過程的伏安特性。電沉積溶液中SCN一的含量、沉積電位、溶液的濃度等都是影響薄膜性能的重要因素。當(dāng)Cul的濃度固定時(shí),溶液中摩爾比Cu/SCN=2:1時(shí)薄膜的形貌最好,薄膜中SCN的化學(xué)計(jì)量比隨著溶液中SCN-含量的增大而增大,且呈線性關(guān)系;在200mv--500mv的電位范圍內(nèi)可以避免沉積p-CuSCN薄膜時(shí)金屬單質(zhì)的生成,沉積電位過正時(shí)(超過200mv),不能沉積上薄膜,沉積電位比一5

3、00mv更負(fù)時(shí)發(fā)生金屬銅和CuSCN共沉積,最佳的沉積電位為一500mv;濃度過大或過小都不利于沉積,試驗(yàn)確定合適的濃度為0.01-0.02moU10電沉積過程中薄膜的生長機(jī)理是基于電子躍遷的隧道效應(yīng)和半導(dǎo)體/電解液界面的雙電層結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞:p-CuSCN薄膜;電化學(xué)沉積;水溶液;絡(luò)合劑ABSTRACTCuSCNthinfilmswerepreparedbyelectrochemicaldepositionmethodinaqueoussolutionsusingcupricsulphateandpotass

4、iumthiocyanateasprecursormaterials.Theefectsofprocessingparametersonpropertiesofthinfilmswerestudiedandgrowthmechanismoffilmwasdiscussedfundamentally.Processofthedepositionwasmeasuredbyvoltammetryonpotentiostatandthebestconditionofdepositionwasconfirmed.The

5、mixtureofcupricsulphateaqueoussolutionandpotassiumthiocyanateaqueoussolutionistooinstabletobeusedaselectrolytesolution.Chelationmechanism,usingammonia,cetricacidandEDTAaschelatedreagent,wasusedtoobtainstableelectrolytesolution.ItisfoundthatEDTAistheoptimalc

6、helatedreagentandthesolutionwithEDTAstayedforafewdaysisbeterfordeposition.Thelinearsweepvoltammetryisusedtoconfirmthedepositionpotentialsandtesttheprocessofdeposition.ContentoftheSCNinelectrolytesolution,depositionpotentialandconcentrationofsolutionareimpor

7、tantfactorsonqualityoffilms.MorphologyofthefilmsdepositedthroughtheaquoueselectrolytesolutionwithmolratioCuz+/SCN"=2:1isbest.ContentoftheSCNinfilmisincreasingastheenhancementofcontentoftheSCN"insolution.Singlephasep-CuSCNthinfilmscanbedepositedonthepotentia

8、lrangefrom200mvto-500mv.Itisdificulttodepositedfilmwhendepositionpotentialishigherthan200mv.Ifdepositionpotentialbecomestoonegative,e.g.below-600mv,Cuwillbeco-depositedout.Theoptimalpotentialis-500mv.T

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