硫族化物薄膜沉積綜述CHALCOGENIDE THIN FILMS DEPOSITION | A COMPLETE OVERVIEW

硫族化物薄膜沉積綜述CHALCOGENIDE THIN FILMS DEPOSITION | A COMPLETE OVERVIEW

硫族化合物薄膜沉積
硫族化合物是含有元素周期表第16族元素（硫、硒、碲等）中的至少一種硫族元素的材料。硫族化合物二元、三元和四元衍生物廣泛用于光伏、光催化劑、傳感器、燃料電池和電池制造。

 

硫族化合物的性質
硫族化合物，如過渡金屬硫族化物，含有硫族陰離子，如S2?、Se2?或Te2?，以及至少一種正電元素。硫族化合物具有窄帶隙能量，這導致硫族化合物玻璃的特殊光學性質，如高折射率、紅外（IR）透明度、非線性光學性質和從非晶到結晶的可逆相變。硫系玻璃可以拋光或加工成平面、球形或其他形狀，用于各種應用。

 

硫族化合物的薄膜應用
硫族化合物薄膜以其窄帶隙能量、無毒性、生物相容性、經濟性和易合成性而被廣泛應用。硫族化合物薄膜可用于生產：
光伏電池
太陽能電池
燃料電池
電池
氣體傳感器
超級電容器
光學成像
全息圖記錄
光學大容量存儲器
紅外光纖

 

硫系玻璃和透鏡在某些應用中可以取代昂貴的材料，如Ge、ZnSe和ZnS。硫系玻璃具有良好的色散、良好的透射率、可忽略的由于溫度變化引起的折射率變化（Δn/ΔT）以及寬的帶寬。

 

硫族化合物薄膜沉積方法
薄膜的光學性能和其他特性（熱、機械、電阻、化學、光敏等）在很大程度上取決于沉積方法。根據薄膜的沉積方式，可以控制化學計量、結構、缺陷狀態和許多其他特征。硫族化合物薄膜可以通過化學或物理途徑沉積，如物理氣相沉積（PVD）技術。

 

硫系化合物薄膜的化學沉積
硫族化物可以在稱為化學氣相沉積（CVD）的化學過程中從氣相沉積。在這種方法中，氣體前體在氣相或襯底-氣體界面反應，在襯底上產生薄膜，因此薄膜的成分與氣體不同。CVD技術具有使用高純度前體和高沉積速率（約1μm/min）形成厚度（和成分）均勻的膜的優點。然而，這種沉積技術也有其缺點，例如是一種高溫工藝，并且可以通過這種方法涂覆的材料范圍有限。

 

熱蒸發
熱蒸發法用于沉積二元硫系化合物材料，如as-S（Se）和Ge-S（Se）。該方法也用于沉積用于X射線敏感平板的非晶硒。熱蒸發在薄膜沉積方法中非常流行，因為它簡單、低成本、可重復性、良好的工藝控制以及在大面積的基底上涂覆元素、合金和化合物涂層的能力。

 

硫系化合物薄膜沉積中的濺射
濺射是廣泛應用硫系化合物薄膜的最合適的方法之一。它可以用于沉積二元（例如a-Ge-Te）、三元（例如a-Ge-Ga-S）或多組分（例如a-Ag-In-Sb-Te）玻璃。濺射是用于沉積用于光學和電氣數據存儲應用的硫族化物膜的主要工業技術。
使用濺射方法在所有襯底區域中最好地實現厚度均勻性控制，但是使用該方法硫族化合物材料的沉積速率低并且小于每秒1nm。由于大多數硫族化合物材料的電導率較低，因此建議對這些材料使用RF濺射和背鍍靶材。

 

硫系化合物薄膜沉積中的脈沖激光
脈沖激光沉積（PLD）方法也已用于沉積硫族化合物的薄膜。使用這種方法的優點之一是沉積具有與靶材料完全相同化學計量的薄膜，盡管這種特征取決于脈沖功率密度。不同的沉積條件也會影響PLD膜的結構。燒蝕物質的高能量導致所制備的膜與襯底的高密度和良好的粘附性。這些膜的感光度降低在光學器件制造中是有利的。

 

 

References

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