工作气压对室温磁控溅射CIGS膜的影响
研究了工作气压对磁控溅射法制备CIGS 薄膜的影响，采用X 射线衍射，扫描电镜，X 射线萤光光谱和X 射线能量色散谱分析了膜层的组织和成分。研究发现，工作气压升高，薄膜沉积速率降低。当工作气压低于0.2 Pa 时，薄膜致密均一;高于0.2 Pa 表面出现Cu2- x Se 相，并随气压升高在膜表面的覆盖面积增大。对气压影响薄膜表面形貌的机理采用成膜动力学理论进行了讨论。
铜铟镓硒(CIGS) 是一种P 型直接带隙半导体材料，具有高达6×105 cm-1的光吸收系数，仅需微米级的厚度便可吸收99%的太阳光，是第三代太阳能电池的主要材料。CIGS的制备方法有很多，如溅射后硒化法，共蒸发法，合金靶磁控溅射法等。磁控溅射具有沉积速度高、膜层致密、附着性好、大面积均匀性好等特点，可制备高质量的薄膜。国际上已开展采用合金靶一步磁控溅射法制备CIGS薄膜的研究，但制备工艺对CIGS 薄膜的影响尚不明确，需要进一步深入研究。
为获得高质量的薄膜，需要对溅射工艺参数如:溅射功率，工作气压，靶基距离等进行控制。已有多个课题组细致研究了溅射功率对薄膜的影响: 采用单靶磁控溅射制备CIGS电池时，增加溅射功率能提高电池的转化效率; 溅射功率显著影响CIGS薄膜的组织、成分和性能，溅射功率增加导致沉积的CIGS薄膜的Cu含量减少，In 含量增加。溅射气压影响气体分子的平均自由程，改变沉积粒子的能量，进而影响薄膜的结晶与性能。然而工作气压对CIGS薄膜的影响报道极少，此外S. Rampino指出了室温沉积的薄膜可以揭示薄膜的生长机理，因此本文采用室温磁控溅射方法，在一系列不同Ar气压下制备了CIGS薄膜，研究了薄膜的组织，成分和表面形貌。
结论
对不同条件制备的CIGS薄膜组织成分分析表明，工作气压对溅射生长薄膜影响显著，尤其是薄膜的表面形貌。当工作气压低于0.2 Pa 时，薄膜致密均一。工作气压升高，沉积速率降低，并促进Cu-Se岛区生长，0.5 Pa 时，晶粒尺寸最小，最后在表面形成Cu2- xSe 相，破坏薄膜的均一性。其原因是由于工作气压升高，入射原子的平均能量降低，薄膜结晶减少，且表面迁移速度分量增加，形成岛状生长结构,最终Cu2- xSe团簇覆盖在表面。
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