專利名稱：稀土硫化物薄膜的制作方法
稀土硫化物薄膜
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本申請(qǐng)要求2010年4月6日提交的第61/321，375號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用整體并入本文中。技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)通常涉及稀土硫化物薄膜。
背景技術(shù)：
光伏(PV)設(shè)備可用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。例如，光伏裝置可以具有η型半導(dǎo)體材料層和P型半導(dǎo)體材料層。當(dāng)光伏裝置吸收能量等于或高于半導(dǎo)體材料帶隙的光線時(shí)， 入射的光子激發(fā)電子，以使其從價(jià)帶移動(dòng)到導(dǎo)帶。ρ-η結(jié)處的電場(chǎng)使得電子和空穴分別向結(jié)的正側(cè)和負(fù)側(cè)遷移，當(dāng)光伏裝置連接到電路時(shí)產(chǎn)生電流。幾種類型的材料已經(jīng)用于光伏裝置，例如結(jié)晶硅和多晶硅、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、砷化鎵(GaAs)、吸光染料和有機(jī)聚合物。發(fā)明內(nèi)容
通常，在一個(gè)方面中，提供了包括光伏電池的裝置。光伏電池包括具有第一稀土硫化物的P型薄膜和具有第二稀土硫化物的η型薄膜。Ρ-η結(jié)點(diǎn)形成在P型薄膜和η型薄膜之間。光伏電池包括襯底和至少半透明的層。P型和η型薄膜沉積在襯底和至少半透明的層之間。
裝置的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。第一稀土硫化物和第二稀土硫化物的每一個(gè)都可以包括稀土倍半硫化物(RE2S3)或稀土多硫化物(RE3S4)15第一稀土硫化物可以包括釤，第二稀土硫化物可以包括釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑 或欽。P型薄膜可以包括摻雜有鈣、鋇或銪的釤硫化物。η型薄膜可以包括摻雜有鈰(IV)的鑭硫化物。生長(zhǎng)層可以形成在襯底上，P型薄膜或η型薄膜的一個(gè)可以形成在生長(zhǎng)層上。生長(zhǎng)層可以包括氮化鋯或氮化鈦。襯底由導(dǎo)電的或半導(dǎo)體的材料(例如硅)制成。η型薄膜可以比P型薄膜更靠近至少半透明的層。P型薄膜可以包括相純稀土硫化物。P型相純稀土硫化物可以包括釤倍半硫化物(Sm2S3)和/或釤多硫化物(Sm3S4),并且含很少或幾乎不含釤一硫化物(SmS)。η型薄膜可以包括相純稀土硫化物。η型相純稀土硫化物可以包括鑭倍半硫化物(La2S3)和/或鑭多硫化物(La3S4),并且含很少或不含鑭一硫化物(LaS)。
通常，在另一個(gè)方面中，裝置包括襯底和襯底上的P型半導(dǎo)體層。P型半導(dǎo)體層包括釤硫化物納米線。
裝置的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。生長(zhǎng)層可以形成在襯底上，P型半導(dǎo)體層可以形成在生長(zhǎng)層上。生長(zhǎng)層可以包括氮化鋯或氮化鈦。釤硫化物納米線可以包括釤倍半硫化物(Sm2S3)或多硫化物(Sm3S4)納米線。
通常，在另一個(gè)方面中，提供了裝置，該裝置包括具有襯底的有機(jī)光伏電池、聚合物膜、P型半導(dǎo)體層和至少半透明的層。P型半導(dǎo)體層包括具有釤硫化物的納米線。聚合物膜和P型半導(dǎo)體層沉積在襯底和至少半透明的層之間。
裝置的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。生長(zhǎng)層可以形成在襯底上，P型半導(dǎo)體層可以形成在生長(zhǎng)層上。生長(zhǎng)層可以包括氮化鋯或氮化鈦。釤硫化物可以包括釤倍半硫化物(Sm2S3)或多硫化物(Sm3S4)。
通常，在另一個(gè)方面中，方法包括在襯底上提供生長(zhǎng)層；加熱襯底和生長(zhǎng)層；加熱硫以形成硫蒸氣；加熱齒化釤已形成齒化釤蒸氣；在生長(zhǎng)層上形成釤硫化物的薄膜，釤硫化物從硫和鹵化釤中產(chǎn)生。
方法的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。鹵化釤可以包括釤氯化物、碘化釤或溴化釤。生長(zhǎng)層可以是氮化鋯層或氮化鈦層。襯底可以是導(dǎo)電的或半導(dǎo)體的。釤硫化物可以包括釤倍半硫化物或釤多硫化物。可以在第一腔中以第一溫度加熱硫，可以在第二腔中以第二溫度加熱鹵化釤，其中第二溫度高于第一溫度。控制第一腔的溫度，以控制釤硫化物薄膜的化學(xué)計(jì)量和生長(zhǎng)率。硫可以放在上游加熱腔中，襯底和鹵化釤可以放在下游加熱腔中，下游加熱腔的溫度高于上游加熱腔的溫度。
通常，在另一個(gè)方面中，方法包括在襯底上提供生長(zhǎng)層；加熱襯底和生長(zhǎng)層；加熱硫以形成硫蒸氣；加熱鹵化釤已形成鹵化釤蒸氣；以及在生長(zhǎng)層上形成具有釤硫化物納米線的紋理薄膜。衫硫化物納米線由硫和鹵化衫產(chǎn)生。
方法的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。生長(zhǎng)層可以是氮化鋯層或氮化鈦層。 釤硫化物可以包括釤倍半硫化物或釤多硫化物。齒化釤可以包括釤氯化物、碘化釤或溴化
通常，在另一方面中，方法包括在襯底上提供生長(zhǎng)層；加熱襯底和生長(zhǎng)層；加熱鹵化釤已形成齒化釤蒸氣；提供硫化氫；在生長(zhǎng)層上形成釤硫化物的薄膜，釤硫化物從硫和鹵化釤中產(chǎn)生。
裝置的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。生長(zhǎng)層可以包括氮化鋯層或氮化鈦層?？刂屏蚧瘹涞牧魉伲钥刂漆熈蚧锉∧さ幕瘜W(xué)計(jì)量和生長(zhǎng)率。釤硫化物可以包括釤倍半硫化物或釤多硫化物。齒化釤可以包括釤氯化物、碘化釤或溴化釤。
通常，在另一方面中，方法包括在襯底上提供生長(zhǎng)層；加熱襯底和生長(zhǎng)層；加熱鹵化釤已形成鹵化釤蒸氣；提供硫化氫；以及在生長(zhǎng)層上形成具有釤硫化物納米線的紋理薄膜。釤硫化物納米線由硫和鹵化釤產(chǎn)生。
方法的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。生長(zhǎng)層可以是氮化鋯層或氮化鈦層。 釤硫化物可以包括釤倍半硫化物或釤多硫化物。齒化釤可以包括釤氯化物、碘化釤或溴化韋>。
通常，在另一個(gè)方面中，提供制造光伏電池的方法。該方法包括在襯底上提供生長(zhǎng)層；在生長(zhǎng)層上形成釤硫化物薄膜；在釤硫化物薄膜上形成η型薄膜，其中在η型薄膜和釤硫化物薄膜之間形成Ρ-η結(jié)點(diǎn)；以及在η型薄膜上提供至少半透明的層。
方法的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。生長(zhǎng)層可以是氮化鋯層或氮化鈦層。 釤硫化物可以包括釤倍半硫化物或釤多硫化物。η型薄膜可以包括η型稀土硫化物薄膜。η 型薄膜可以包括稀土硫化物薄膜，該稀土硫化物薄膜具有釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑或欽
通常，在另一個(gè)方面中，提供制造有機(jī)光伏電池的方法。該方法包括在襯底上提供生長(zhǎng)層；在生長(zhǎng)層上形成具有釤硫化物納米線的紋理層；在紋理層上形成聚合物層；以及在聚合物層上提供至少半透明的層。
方法的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。生長(zhǎng)層可以包括氮化鋯層或氮化鈦層。紅硫化物可以包括紅倍半硫化物或"I^多硫化物。
通常，在另一個(gè)方面，方法包括在襯底上提供氮化鋯層或氮化鈦層的至少一個(gè)； 提供硫蒸氣；提供稀土齒化物蒸氣；以及在氮化鋯層或氮化鈦層上產(chǎn)生稀土硫化物薄膜。 稀土硫化物是基于硫蒸氣和稀土鹵化物蒸氣之間的反應(yīng)形成。
方法的實(shí)現(xiàn)可以包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。稀土氯化物蒸氣可以包括釤、釔、鑭、 鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑或欽。稀土硫化物可以包括稀土倍半硫化物或稀土多硫化物。稀土鹵化物蒸氣可以包括釤氯化物蒸氣、碘化釤蒸氣或溴化釤蒸氣。


圖1是光伏裝置的示意圖。
圖2是雙爐化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的示意圖。
圖3A是Sm2S3薄膜的掃描電子顯微鏡圖像。
圖3B是釤倍半硫化物納米線層的掃描電子顯微鏡圖像。
圖3C是示出了釤倍半硫化物納米線層的X射線衍射圖的圖表。
圖4是示出了 Sm2S3薄膜的拉曼光譜182的圖表。
圖5是用于沉積稀土硫化物薄膜的化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)的示意圖。
圖6A-6C是釤硫化物薄膜的X射線衍射表。
圖7A-7C是Sm2S3晶體的掃描電子顯微鏡圖像。
圖8A-8C是鑭硫化物薄膜的X射線衍射圖的圖表。
圖9是有機(jī)光伏裝置的示意圖。
圖10是示出了有機(jī)光伏裝置中束縛的電子空穴對(duì)擴(kuò)散的圖表。
圖11是示出了在納米結(jié)構(gòu)界面處的束縛電荷載體的分解的圖表。
具體實(shí)施方式
稀土倍半硫化物(RE2S3)和稀土多硫化物(RE3S4)具有低的功函數(shù)和高的熔點(diǎn)。它們的光電性能和結(jié)構(gòu)性能使其成為很好的光電材料。它們具有從半導(dǎo)體到金屬的一系列電子特性，具有1. 6eV-3. 7eV的帶隙。例如，p型釤倍半硫化物(Sm2S3)具有1. 7eV_l. 9eV的帶隙，η型鑭倍半硫化物(La2S3)具有約2. 7eV的帶隙。p型Sm2S3的帶隙和η型La2S3的帶隙的數(shù)值使得這些半導(dǎo)體材料適于薄膜光伏應(yīng)用。
參照?qǐng)D1，在一些應(yīng)用中，光伏裝置100包括襯底102、生長(zhǎng)層104、ρ型稀土硫化物層106、η型稀土硫化物層108和透明導(dǎo)電氧化層110。襯底102可由絕緣、導(dǎo)電或半導(dǎo)體材料(例如硅)制成。生長(zhǎng)層104幫助P型稀土硫化物的沉積，以改進(jìn)P型稀土硫化物薄膜的質(zhì)量。生長(zhǎng)層104可由例如氮化鋯(ZrN)或氮化鈦(TiN)制成。氮化鋯生長(zhǎng)層或氮化鈦生長(zhǎng)層的厚度可以是例如500nm或以上。透明導(dǎo)電氧化層110可以是例如氧化銦錫(ITO)。
生長(zhǎng)層104可以作為阻礙，以防止襯底102的表面與在稀土硫化物106沉積期間出現(xiàn)的材料反應(yīng)。例如，如果襯底由硅制成，硅化物會(huì)形成在硅襯底的表面上，影響P型稀土硫化物的沉積。如果襯底試圖被用作電極，則可能在硅化物和襯底之間形成結(jié)，影響了襯底作為電極的功能。氮化鋯生長(zhǎng)層可以防止硅化物形成在硅襯底的表面上。氮化鋯和氮化鈦是很好的導(dǎo)電材料并且不會(huì)影響硅襯底作為電極的功能。
在某些實(shí)施例中，如果襯底由穩(wěn)定的且不與在稀土硫化物沉積期間出現(xiàn)的其他材料反應(yīng)的材料制成，則可以不必在襯底上使用附加的生長(zhǎng)層。
P型稀土硫化物106可以例如是釤硫化物，例如釤倍半硫化物(Sm2S3)或釤多硫化物(Sm3S4)。η型稀土硫化物108可以例如是鑭倍半硫化物(La2S3)或鑭多硫化物(La3S4)15 對(duì)于η型稀土硫化物108，還可以使用其他稀土材料，例如釔、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑和欽。
在某些實(shí)施例中，P型稀土硫化物106是相純稀土硫化物RESx (χ=1. 3-1. 5)，這意味著稀土硫化物包括稀土倍半硫化物(RE2S3)和/或稀土多硫化物(RE3S4),但是幾乎沒(méi)有或者沒(méi)有稀土一硫化物(RES)。例如，相純31^!￡層(1=1. 3-1. 5)基本上由釤倍半硫化物(Sm2S3) 和/或釤多硫化物(Sm3S4)組成，并且?guī)缀鯖](méi)有或沒(méi)有釤一硫化物(SmS)。除了 RE2S3結(jié)構(gòu)具有金屬空位，RE2S3晶體結(jié)構(gòu)基本上與RE3S4結(jié)構(gòu)相同。因此，RE2S3和RE3S4可被認(rèn)為具有相同的相。在一些應(yīng)用中，根據(jù)本文描述的工藝合成的稀土硫化物可以具有RE2S3和RE3S4之間的范圍的結(jié)構(gòu)。
在某些實(shí)施例中，η型稀土硫化物108是相純稀土硫化物RESx (χ=1. 3-1. 5)。例如，相純LaSx層(χ=1. 3-1. 5)基本上由鑭倍半硫化物(La2S3)和/或鑭多硫化物(La3S4)組成，并且?guī)缀鯖](méi)有或沒(méi)有鑭一硫化物(LaS)。因?yàn)橄⊥亮蚧锏牟煌嗫删哂胁煌碾娞匦?，所以沉積相純稀土硫化物層可以更好地控制該層的電特性。
在某些實(shí)施例中，η型和P型稀土硫化物可以包括稀土一硫化物(RES)、稀土倍半硫化物(RE2S3)和稀土多硫化物(RE3S4)的兩個(gè)或多個(gè)的混合物。
光線112從透明導(dǎo)電氧化物層110側(cè)進(jìn)入光伏裝置100。通常，選擇η型材料108 以具有比P型材料106大的帶隙。 能量小于η型材料的帶隙但大于P型材料的帶隙的光子通過(guò)η型層108，并且在P型層106吸收，使得電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶。
稀土硫化物用于P型材料和η型材料的好處在于，可以通過(guò)比其他類型太陽(yáng)能電池(例如鎘-碲化物太陽(yáng)能電池)更低的成本制造光伏裝置100。根據(jù)最近的報(bào)告，諸如釤和鑭的稀土材料比鎘和碲更豐富。稀土硫化物具有適于吸收日光中光子的帶隙。
稀土倍半硫化物的結(jié)構(gòu)和組成特性通常比較復(fù)雜，這因?yàn)樗鼈兇嬖?個(gè)不同的晶體結(jié)構(gòu)α、β、Υ、δ、ε和τ相。不同相的形成取決于合成溫度和稀土的離子半徑。RE2S3 的低溫相是具有斜方晶結(jié)構(gòu)(Pnma)的α相。β相具有四方晶體結(jié)構(gòu)(14/acd)，類似于三元RE10SO1-A (O彡X彡I)的結(jié)構(gòu)。Y相是高溫相，其具有立方缺陷Th3P4型結(jié)構(gòu)(！ftd ) δ 相具有單斜結(jié)構(gòu)(P2l/m)。ε相具有三方剛玉型結(jié)構(gòu)(RfcL τ相具有立方方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)Ia3))?？赡芊浅ｋy于區(qū)別Y相RE2S3和RE3S4，這是因?yàn)镽E2S3化合物與RE3S4化合物是同晶型的?？梢酝ㄟ^(guò)將空位隨機(jī)地引入RE陽(yáng)離子位點(diǎn)上，根據(jù)RE3S4結(jié)構(gòu)獲得RE2S3結(jié)構(gòu)。
稀土倍半硫化物的電特性與稀土多硫化物的電特性不同。稀土倍半硫化物的光電導(dǎo)特性是與鎘硫化物(CdS)類似的一類半導(dǎo)體材料。它們的電阻率范圍是O. 1-0. 02Ω-Ο , 與諸如CdS (O. 1-0. 9 Ω -cm)的其他光電材料類似，并且低于銅銦鎵硒(CIGS) (1-35 Ω -cm) 或鍺(約ΙΟΟΩ-cm)的電阻率。稀土多硫化物材料是金屬相材料，其電阻率為10_4Q-cm量級(jí)。可以實(shí)現(xiàn)不同稀土金屬和不同硫化物相之間的晶格匹配，使這些材料與晶格匹配的光電系統(tǒng)相似，該光電系統(tǒng)例如砷化銦鎵(InGaAs)、氮化銦鎵(InGaN)和銻化銦鎵(InGaSb)。
因?yàn)樗鼈兊牡碗娮?、合乎需要的光學(xué)帶隙和晶格匹配特性，RE2S3和RE3S4薄膜提供了一類導(dǎo)電電子和空穴傳送電極的材料，這些材料具有獨(dú)特的光電設(shè)備應(yīng)用?？梢钥刂?RE2S3和RE3S4的相、結(jié)晶度和材料特性，以形成具有大范圍晶體結(jié)構(gòu)(例如立方和菱形結(jié)構(gòu)) 的同質(zhì)混合物。
參照?qǐng)D2，可以使用雙爐化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)120，來(lái)制造高純度稀土硫化物薄膜。在腔136中，硫126放到腔136的第一部分134中，該第一部分134通過(guò)第一爐122 加熱。稀土源130和一個(gè)或多個(gè)襯底128放到腔136的第二部分138中，該第二部分138 通過(guò)第二爐124加熱。稀土源130例如可以是稀土氯化物，例如釤氯化物(SmCl3)。當(dāng)制造光伏裝置時(shí)，選擇襯底128,以成為作為電極的導(dǎo)電材料或半導(dǎo)體材料(例如娃)。對(duì)于其他應(yīng)用，襯底128可以由其他材料制成，例如石英或鑭鋁氧化物(LaAlO3)。襯底128在其表面上具有生長(zhǎng)層，其中，生長(zhǎng)層可以例如由氮化鋯或氮化鈦制成。
在一些應(yīng)用中，從腔136中抽出空氣，直到腔136內(nèi)壓力約為1_4毫托。這樣減少了可以與一些材料反應(yīng)并且影響釤硫化物薄膜的沉積的氧氣量。在腔136內(nèi)提供氫氣(H2) 140流，并且質(zhì)量流控制器132控制流入腔136內(nèi)的氫氣140的量。硫126放置在稀土源 130的上游，稀土源130放置在襯底128的上游位置處并且接近襯底128。第一爐122加熱硫126，以產(chǎn)生硫蒸氣，第二爐124加熱稀土氯化物130，以產(chǎn)生稀土氯化物蒸氣。當(dāng)產(chǎn)生硫蒸氣和釤氯化物蒸氣且向腔136內(nèi)提供氫氣時(shí)，腔136內(nèi)的壓力可以約為100-200毫托。將腔136保持為低壓可以使釤氯化物更加容易地蒸發(fā)。硫蒸氣與稀土氯化物蒸氣反應(yīng)，以產(chǎn)生稀土硫化物，稀土硫化物沉積在襯底128上的生長(zhǎng)層上。用于在腔136內(nèi)形成稀土倍半硫化物的化學(xué)反應(yīng)可以表示為
2REC13 (g) +3S (g) +3 (g) — RE2S3 (s) +6HC1 (g)
其中，(g)表示氣相，(S)表示固相。
在某些實(shí)施例中，為了產(chǎn)生釤倍半硫化物(Sm2S3),第一爐122加熱硫126至約 IOO0C，第二爐124加熱襯底128和釤氯化物130至約875°C。質(zhì)量流控制器132將氫氣140 流控制為約100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘(seem)。如上所述的第一爐和第二爐的溫度和氫氣流速僅用作示例。當(dāng)在不同情況下操作時(shí)，爐溫和氫氣流速可以與上述的不同。
第一爐122的溫度控制硫蒸氣的壓力，溫度越高，硫蒸氣的壓力越高。在該實(shí)施例中，第一爐122的溫度低于第二爐124的溫度。例如，當(dāng)Sm2S3沉積在襯底128的生長(zhǎng)層上時(shí)，控制第一爐和第二 爐的溫度，以使硫蒸氣和釤氯化物蒸氣的相對(duì)量便于在襯底128上形成高純度的釤倍半硫化物薄膜。通過(guò)改變第一爐和第二爐的溫度，可以沉積具有高百分比的稀土倍半硫化物的稀土硫化物層、具有高百分比的稀土多硫化物的稀土硫化物層、或具有稀土倍半硫化物和稀土多硫化物的結(jié)合的稀土硫化物層。
這種制造工藝的好處在于幾乎沒(méi)有氧污染。代替使用釤金屬(其在空氣中快速氧化)，本工藝使用釤氯化物，釤氯化物是穩(wěn)定的，直到其被加熱變成蒸汽形式，與硫蒸氣反應(yīng)形成釤硫化物。使用該工藝制造的稀土硫化物薄膜能夠很好地附著到襯底上。
為了制造圖1的光伏裝置100，最初，硫和釤氯化物被加熱，以在襯底128上的生長(zhǎng)層上形成釤硫化物層。然后，鑭氯化物替代釤氯化物。硫和鑭氯化物被加熱，以在釤硫化物層上形成鑭硫化物層。在鑭硫化物沉積期間，腔136保持為低壓，以減小腔內(nèi)的氧氣量和更容易地蒸發(fā)鑭氯化物。
通過(guò)改變第一爐122和第二爐124的溫度和反應(yīng)時(shí)間，還可以在襯底128的生長(zhǎng)層上生長(zhǎng)大量稀土硫化物納米線，而不是生長(zhǎng)稀土硫化物薄膜。例如，當(dāng)?shù)谝粻t和第二爐的溫度升高時(shí)(與用于產(chǎn)生釤硫化物薄膜的溫度相比)，釤硫化物納米線可以形成在襯底128 的生長(zhǎng)層上。在一些應(yīng)用中，稀土硫化物納米線可以用于有機(jī)光伏裝置中，下文中將詳細(xì)描述。
在某些實(shí)施例中，在腔136內(nèi)可能有溫度梯度，所以將兩個(gè)襯底放在腔的下游部分的不同位置處可以使得釤硫化物薄膜沉積到一個(gè)襯底中以及使得釤硫化物納米線沉積在另一個(gè)襯底中。
在形成稀土納米線之后，具有納米線的襯底從腔中移除并且被冷卻?？商娲兀r底可以留在腔內(nèi)，并且打開(kāi)腔門(mén)使冷空氣進(jìn)入。如果具有納米線的襯底在一段時(shí)間內(nèi)留在腔136內(nèi)并且腔被緩慢冷卻，則納米線可以凝結(jié)，以形成薄膜。
不受本文中所提出的任何理論所束縛，可以在較高溫度下，釤硫化物形成用作成核點(diǎn)的液滴，產(chǎn)生優(yōu)先沉積，以形成納米線。用于沉積稀土薄膜的溫度范圍和用于沉積稀土納米線的溫度范圍取決于系統(tǒng)。對(duì)于不同的爐和腔設(shè)計(jì)，溫度范圍可能不同。溫度是可能影響是否形成稀土薄膜或稀土納米線的許多參數(shù)中的一個(gè)。例如，化學(xué)反應(yīng)物的流量可能影響 薄膜或納米線的生長(zhǎng)。
圖3A是使用雙爐CVD系統(tǒng)120制造的Sm2S3薄膜的掃描電子顯微鏡圖像150。圖像150示出了襯底152、生長(zhǎng)層154和Sm2S3薄膜156。Sm2S3薄膜156厚度約為2_3 μ m。 Sm2S3薄膜上的霍耳效應(yīng)和范德堡測(cè)量確定薄膜具有約3000cm2/V · s的空穴遷移率和約O.02 Ω · cm的電阻率。Sm2S3薄膜的空穴遷移率與鍺的類似，但是Sm2S3薄膜的空穴電阻率低于鍺。Sm2S3薄膜的電阻率也低于銅銦鎵硒(CIGS)(例如1-35 Ω · cm)和鎘硫化物(CdS) (例如 O. 3-0. 5 Ω · cm)。
圖3B是使用雙爐CVD系統(tǒng)120制造的釤倍半硫化物納米線層162的掃描電子顯微鏡圖像160。使用圖2的雙爐CVD系統(tǒng)120制造圖3A中示出的Sm2S3薄膜和圖3B中示出的Sm2S3納米線。以100°C爐溫加熱硫126，以875°C爐溫加熱SmCl3源材料。第一襯底放置在離SmCl3源材料約2cm處，第二襯底放置在離SmCl3源材料約3或4cm處(與第一襯底相比，更下游)。Sm2S3薄膜沉積在第一襯底上，同時(shí)Sm2S3納米線形成在第二襯底上。第二襯底的局部溫度略高于第一襯底，這是因?yàn)樗焦苁綘t內(nèi)部的溫度梯度。
圖3C是示出了圖像160中的釤倍半硫化物納米線162的示意性X射線衍射圖172 的曲線圖170。
圖4是示出了圖3A的Sm2S3薄膜156的拉曼光譜182的曲線圖180。拉曼光譜182 匹配α相Sm2S3的拉曼光譜。
參照?qǐng)D5，在一些應(yīng)用中，混在氬氣中的2%硫化氫可以用作硫源。例如，稀土氯化物(RECl3)和硫化氫(H2S)可以用作在單爐化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)190中制造稀土硫化物的材料前體。例如，釤氯化物(SmCl3. 6Η20)192放在腔194內(nèi)，位于襯底196上游且靠近襯底196。 在該實(shí)施例中，襯底196由鑭鋁氧化物(LaAlO3)制成。
在一些應(yīng)用中，從腔194中抽出空氣，直到腔內(nèi)壓力約為1-4毫托。這樣減小了可以與一些材料反應(yīng)并且影響釤硫化物薄膜的沉積的氧氣的量。通過(guò)爐198將釤氯化物192和襯底196加熱到約1000°C。第一質(zhì)量流控制器200將進(jìn)入腔194中的2%硫化氫(H2S)氣體204的流速控制為約O. 5-4SCCm，第二質(zhì)量流控制器202將進(jìn)入腔194中的氬氣(Ar)氣體206的流速控制為約50SCCm。當(dāng)產(chǎn)生釤氯化物蒸氣且向腔內(nèi)提供硫化氫氣體和氬氣時(shí)， 腔194內(nèi)的壓力可以約為100-200毫托。將腔194保持為低壓可以使釤氯化物更加容易蒸發(fā)。
在該實(shí)施例中，總體化學(xué)反應(yīng)方程式為
2SmCl3 (g) +3H2S (g) — Sm2S3 (s) +6HC1 (g)
在該實(shí)施例中，鑭鋁氧化物(LaAlO3)襯底是穩(wěn)定的且不與腔194內(nèi)的材料反應(yīng)，因此不必使用附加的生長(zhǎng)層。
圖6A是示出了使用SmCl3. 6H20產(chǎn)生的釤硫化物薄膜的X射線衍射圖212的曲線圖210，在具有50sccm流速的氬氣情況下，該SmCl3. 6H20與1050°C的O. 5sccm的2%的H2S 氣體反應(yīng)。X射線衍射圖212表明在釤硫化物薄膜中存在SmS和Sm2S3。
圖6B是示出了使用SmCl3. 6H20產(chǎn)生的釤硫化物薄膜的X射線衍射圖222的曲線圖220，在具有50sccm流速的氬氣情況下，該SmCl3. 6H20與1000°C的4sccm的2%的H2S氣體反應(yīng)。X射線衍射圖222表明在釤硫化物薄膜中存在SmS和Sm2S3。
圖6C是示出了使用SmCl3. 6H20產(chǎn)生的釤硫化物薄膜的X射線衍射圖232的曲線圖 230，在具有50sccm流速的氬氣情況下，該SmCl3. 6H20與800°C的4sccm的2%的H2S氣體反應(yīng)。X射線衍射圖232表明釤硫化物薄膜主要由Sm2S3組成。這表明，上述工藝可以用于沉積相純稀土硫化物薄膜，例如不包括衫硫化物的其他相(例如SmS)的相純SmSx (x=l. 3-1. 5) 薄膜層。
圖6A-6C示出了可以通過(guò)改變H2S流速和爐溫來(lái)控制釤硫化物薄膜(SmSx)的化學(xué)計(jì)量。較高爐溫和較低的H2S氣體流速增加了釤硫化物薄膜中的SmS的形成。
圖7A是在1000°C下以O(shè). 5sccm的2%的H2S氣體形成的Sm2S3晶體的掃描電子顯微鏡圖像240。
圖7B是在1000°C下以2sccm的2%的H2S氣體形成的Sm2S3晶體的掃描電子顯微鏡圖像250。
圖7A是在900°C下以4sccm的2%的H2S氣體形成的Sm2S3晶體的掃描電子顯微鏡圖像260。
可以通過(guò)用圖5的鑭氯化物替換釤氯化物來(lái)制造鑭硫化物薄膜。襯底196和鑭氯化物加熱到約950°C?？傮w化學(xué)反應(yīng)方程式為
2LaCl3 (g) +3H2S (g) — La2S3 (s) +6HC1 (g)
圖8A是以前體LaCl3 (s)和H2S (g)生長(zhǎng)的鑭硫化物L(fēng)aSx薄膜的X射線衍射圖272 的曲線圖270，其中，H2S的流速是O. 25SCCm。在該實(shí)施例中使用的襯底是具有硅氮化物層的硅片。
圖8B是以前體LaCl3 (s)和H2S (g)生長(zhǎng)的鑭硫化物L(fēng)aSx薄膜的X射線衍射圖282 的曲線圖280，其中H2S(g)的流速是2SCCm。在該實(shí)施例中使用的襯底是(100)鑭鋁氧化物 (LaAlO3X
圖8C是以前體LaCl3 (s)和H2S (g)生長(zhǎng)的鑭硫化物L(fēng)aSx 薄膜的X射線衍射圖292 的曲線圖290，其中H2S(g)的流速是15SCCm。在該實(shí)施例中使用的襯底是具有硅氮化物層的硅片。
曲線圖270、280和290示出了，通過(guò)控制硫化氫的流量從0.25sccm到15sccm，可以實(shí)現(xiàn)具有LaS、La2S3至La4S7的混合物的薄膜的優(yōu)先生長(zhǎng)。
下面描述使用由稀土硫化物制成的電極材料的有機(jī)光伏(OPV)裝置，稀土硫化物具有低的功函數(shù)并且對(duì)于可見(jiàn)光幾乎是透明的。染料分子或共軛聚合物用于提供有機(jī)光伏裝置中的太陽(yáng)能吸收介質(zhì)。有機(jī)聚合物/染料和無(wú)機(jī)稀土硫化物納米結(jié)構(gòu)的組合形成基于激子的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D9，在一些應(yīng)用中，有機(jī)光伏電池300包括襯底302、生長(zhǎng)層303、稀土硫化物納米線層304、有機(jī)聚合物層306、透明導(dǎo)電層308和防護(hù)玻璃層310。襯底例如可以由硅制成。生長(zhǎng)層303例如可以由鋯氮化物或鈦氮化物制成。稀土硫化物304例如可以是釤硫化物，其可以是釤倍半硫化物或釤多硫化物。有機(jī)聚合物層306例如可以由P3HT:PCBM(聚 (3-己基噻吩):[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯)制成。透明導(dǎo)電層308例如可以由氧化銦錫 (ITO)制成。提供電極接頭312，以收集電荷或?qū)㈦姾勺⑷氲较⊥亮蚧飳?04中。當(dāng)通過(guò)光線314照射有機(jī)光伏電池300時(shí)，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，其中，通過(guò)透明導(dǎo)電層308收集電子， 通過(guò)稀土硫化物層304收集空穴。
參照?qǐng)D10，稀土硫化物納米線層304具有嵌入有機(jī)聚合物306中的大量納米線 314。例如，釤硫化物具有與導(dǎo)電聚合物的價(jià)帶能級(jí)大體匹配的功函數(shù)。通過(guò)將釤硫化物納米線314嵌入到有機(jī)聚合物306中，為聚合物306中產(chǎn)生的低遷移率的電子空穴對(duì)提供更短的擴(kuò)散路程，以進(jìn)行快速的電荷收集。釤硫化物304用作正電極并且增強(qiáng)從光激發(fā)聚合物的空穴收集。
參照?qǐng)D11，基于電子空穴對(duì)束縛在聚合物分子中的激發(fā)機(jī)理，來(lái)操作有機(jī)光伏電池300。當(dāng)束縛態(tài)達(dá)到 交界時(shí)，其分解為被隨后收集的常規(guī)電荷載體。聚合材料可以是便宜的并且具有高的光吸收系數(shù)。在有機(jī)光伏裝置中，為了控制空穴傳送行為和增強(qiáng)設(shè)備性能， 電極具有與有機(jī)聚合物的價(jià)帶匹配的費(fèi)米能級(jí)。如果納米線的能級(jí)不正確地匹配于聚合物吸收層，則電荷載體會(huì)注回吸收層中。常見(jiàn)的電極材料(例如金)不具有足夠低的功函數(shù)，以匹配導(dǎo)電聚合物的價(jià)帶。易于氧化的金屬(例如鈣)具有低的功函數(shù)，但是其反應(yīng)性能限制了基于聚合物的設(shè)備的建造和穩(wěn)定性。通過(guò)比較，稀土硫化物具有低的功函數(shù)(約l_3eV) 并且更加穩(wěn)定，適用于有機(jī)光伏裝置中。
雖然上面已經(jīng)討論了某些實(shí)施例，但是其他的應(yīng)用也落入權(quán)利要求的范圍中。例如，圖1的P型稀土硫化物層106可以摻雜有電子受體摻雜物(或P型摻雜物)，例如鈣、鋇或銪，以增加電子空穴的數(shù)目。因?yàn)獒熆梢跃哂?2或+3價(jià)態(tài)，所以具有+2價(jià)態(tài)的元素可以用作電子受體摻雜物。為了制造摻雜有鈣或鋇的釤硫化物層，釤氯化物130可以混有少量的氯化鈣或氯化鋇并且放置在圖2的腔136的第二部分138中。硫蒸氣與釤氯化物蒸氣和氯化鈣或氯化鋇蒸氣反應(yīng)，使得釤硫化物沉積在襯底128上，釤硫化物被摻雜有鈣或鋇。
圖1的η型稀土硫化物層108可以摻雜有電子供體摻雜物(或η型摻雜物)，例如鈰(IV)(或Ce4+)，以增加自由電子的數(shù)目。因?yàn)殍|可以具有+2或+3價(jià)態(tài)，所以具有+4價(jià)態(tài)的元素可以用作電子供體摻雜物。為了制造摻雜有鈰(IV)的鑭硫化物層，鑭氯化物可以混有氯化鈰并且放置在腔136的第二部分138中。硫蒸氣與鑭氯化物蒸氣和氯化鈰蒸氣反應(yīng)，使得鑭硫化物沉積在襯底128上，鑭硫化物被摻雜有鈰(IV)。
反應(yīng)期間腔136和194內(nèi)的壓力和溫度值可以與上述的不同。在圖2中襯底相對(duì)于稀土鹵化物源材料的距離可以與上述的不同。根據(jù)應(yīng)用，薄膜厚度可以變化?；趹?yīng)用， 納米線的尺寸也可以變化。
稀土硫化物薄膜和稀土硫化物納米線可以用于激光、發(fā)光二極管(LED)和熱電裝置中。例如，釤一硫化物具有下列特性高熔點(diǎn)、低功函數(shù)、大的負(fù)磁致電阻、低電阻、大的光學(xué)帶隙和波動(dòng)的價(jià)，并且可以用于以下應(yīng)用全息照相記錄器、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、壓敏設(shè)備和電致變色顯示設(shè)備。稀土硫化物可以用于需要具有特定顏色的半導(dǎo)體材料的電子器件。用于生長(zhǎng)稀土硫化物的襯底 可以由與上述材料不同的材料制成。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括 光伏電池，包括 P型薄膜，包括第一稀土硫化物， η型薄膜，包括第二稀土硫化物，其中在所述P型薄膜和所述η型薄膜之間形成ρ-η結(jié)， 襯底，以及 至少半透明的層，其中，所述P型薄膜和所述η型薄膜沉積在所述襯底和所述至少半透明的層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一稀土硫化物和所述第二稀土硫化物的每一個(gè)都包括第一稀土倍半硫化物(RE2S3)或多硫化物(RE3S4)的至少一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述第一稀土硫化物包括釤。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第二稀土硫化物包括釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑或欽的至少一種。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述P型薄膜包括摻雜有鈣、鋇或銪的至少一種的釤硫化物。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述η型薄膜包括摻雜有鈰(IV)的鑭硫化物。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述光伏電池包括形成在所述襯底上的生長(zhǎng)層，并且所述P型薄膜或所述η型薄膜的一個(gè)形成在所述生長(zhǎng)層上。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述生長(zhǎng)層包括鋯氮化物或鈦氮化物的至少一種。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述襯底包括導(dǎo)電材料。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述η型薄膜比所述P型薄膜更接近于所述至少半透明的層。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述P型薄膜包括相純稀土硫化物。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述P型相純稀土硫化物基本上由SmSx組成，其中 X=L 3-1. 5。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述η型薄膜包括相純稀土硫化物。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述η型相純稀土硫化物基本上由LaSx組成，其中 X=L 3-1. 5。
15.一種裝置,包括 襯底，以及 P型半導(dǎo)體層，位于所述襯底上，所述P型半導(dǎo)體層包括釤硫化物納米線。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，包括形成在所述襯底上的生長(zhǎng)層，并且所述P型半導(dǎo)體層形成在所述生長(zhǎng)層上。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述生長(zhǎng)層包括鋯氮化物或鈦氮化物的至少一種。
18.如權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述釤硫化物納米線包括釤倍半硫化物(Sm2S3)納米線或衫多硫化物(Sm3S4)納米線的至少一種。
19.一種裝置,包括 有機(jī)光伏電池，包括襯底， 聚合物膜， P型半導(dǎo)體層，包括具有釤硫化物的納米線，以及 至少半透明的層，其中，所述聚合物膜和所述P型半導(dǎo)體層沉積在所述襯底和所述至少半透明的層之間。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，包括形成在所述襯底上的生長(zhǎng)層，并且所述P型半導(dǎo)體層形成在所述生長(zhǎng)層上。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述生長(zhǎng)層包括鋯氮化物或鈦氮化物的至少一種。
22.如權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述釤硫化物包括釤倍半硫化物(Sm2S3)或多硫化物(Sm3S4)的至少一種。
23.—種方法,包括 在襯底上提供生長(zhǎng)層； 加熱所述襯底和所述生長(zhǎng)層； 加熱硫，以形成硫蒸氣； 加熱釤鹵化物，以形成釤鹵化物蒸氣；以及 在所述生長(zhǎng)層上形成釤硫化物的薄膜，所述釤硫化物由所述硫和所述釤齒化物產(chǎn)生。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，加熱釤鹵化物包括加熱釤氯化物、釤碘化物或釤溴化物的至少一種，以分別形成釤氯化物蒸氣、釤碘化物蒸氣或釤溴化物蒸氣。
25.如權(quán)利要求23或24所述的方法，其中，在襯底上提供生長(zhǎng)層包括在襯底上提供鋯氮化物層或鈦氮化物層的至少一個(gè)。
26.如權(quán)利要求23-25中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在襯底上提供生長(zhǎng)層包括在導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的襯底上提供生長(zhǎng)層。
27.如權(quán)利要求23-26中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述釤硫化物包括釤倍半硫化物或釤多硫化物的至少一種。
28.如權(quán)利要求23-27中任一項(xiàng)所述的方法，其中，加熱硫包括在第一腔中以第一溫度加熱硫，并且加熱釤鹵化物包括在第二腔中以第二溫度加熱釤鹵化物，所述第二溫度高于所述第一溫度。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，包括控制所述第一腔的所述溫度，以控制所述釤硫化物薄膜的化學(xué)計(jì)量和生長(zhǎng)速率。
30.如權(quán)利要求23-29中任一項(xiàng)所述的方法，包括將所述硫放在上游的加熱腔中，將所述襯底和所述釤鹵化物放在下游的加熱腔中，所述下游的加熱腔的溫度高于所述上游的加熱腔的溫度。
31.一種方法，包括 在襯底上提供生長(zhǎng)層； 加熱所述襯底和所述生長(zhǎng)層； 加熱硫，以形成硫蒸氣； 加熱釤鹵化物，以形成釤鹵化物蒸氣；以及 在所述生長(zhǎng)層上形成包括釤硫化物納米線的紋理膜，所述釤硫化物納米線由所述硫和所述釤鹵化物產(chǎn)生。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在襯底上提供生長(zhǎng)層包括在襯底上提供鋯氮化物層或鈦氮化物層的至少一個(gè)。
33.如權(quán)利要求31或32所述的方法，其中，所述釤硫化物包括釤倍半硫化物或釤多硫化物的至少一種。
34.如權(quán)利要求31-33中任一項(xiàng)所述的方法，其中，加熱釤鹵化物包括加熱釤氯化物、釤碘化物或釤溴化物的至少一種，以分別形成釤氯化物蒸氣、釤碘化物蒸氣或釤溴化物蒸氣。
35.一種方法,包括 在襯底上提供生長(zhǎng)層； 加熱所述襯底和所述生長(zhǎng)層； 加熱釤鹵化物，以形成釤鹵化物蒸氣； 提供硫化氫；以及 在所述生長(zhǎng)層上形成釤硫化物的薄膜，所述釤硫化物由硫和所述釤齒化物產(chǎn)生。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，在襯底上提供生長(zhǎng)層包括在襯底上提供鋯氮化物層或鈦氮化物層的至少一個(gè)。
37.如權(quán)利要求35或36所述的方法，包括控制所述硫化氫的流速，以控制所述釤硫化物薄膜的化學(xué)計(jì)量和生長(zhǎng)速率。
38.如權(quán)利要求35-37中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述釤硫化物包括釤倍半硫化物或釤多硫化物的至少一種。
39.如權(quán)利要求35-38中任一項(xiàng)所述的方法，其中，加熱釤鹵化物包括加熱釤氯化物、釤碘化物或釤溴化物的至少一種，以分別形成釤氯化物蒸氣、釤碘化物蒸氣或釤溴化物蒸氣。
40.一種方法，包括 在襯底上提供生長(zhǎng)層； 加熱所述襯底和所述生長(zhǎng)層； 加熱釤鹵化物，以形成釤鹵化物蒸氣； 提供硫化氫；以及 在所述生長(zhǎng)層上形成包括釤硫化物納米線的紋理膜，所述釤硫化物納米線由硫和所述釤鹵化物產(chǎn)生。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中，在襯底上提供生長(zhǎng)層包括在襯底上提供鋯氮化物層或鈦氮化物層的至少一個(gè)。
42.如權(quán)利要求40或41所述的方法，其中，所述釤硫化物包括釤倍半硫化物或釤多硫化物的至少一種。
43.如權(quán)利要求40-42中任一項(xiàng)所述的方法，其中，加熱釤鹵化物包括加熱釤氯化物、釤碘化物或釤溴化物的至少一種，以分別形成釤氯化物蒸氣、釤碘化物蒸氣或釤溴化物蒸氣。
44.一種制造光伏電池的方法，所述方法包括 在襯底上提供生長(zhǎng)層；在所述生長(zhǎng)層上形成釤硫化物薄膜； 在所述釤硫化物薄膜上形成η型薄膜，其中在所述η型薄膜和所述釤硫化物薄膜之間形成ρ-η結(jié)；以及 在所述η型薄膜上提供至少半透明的層。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，在襯底上提供生長(zhǎng)層包括在襯底上提供鋯氮化物層或鈦氮化物層的至少一個(gè)。
46.如權(quán)利要求44或45所述的方法，其中，所述釤硫化物包括釤倍半硫化物或釤多硫化物的至少一種。
47.如權(quán)利要求44-46中任一項(xiàng)所述的方法，其中，形成η型薄膜包括形成η型稀土硫化物薄膜。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中，形成η型薄膜包括形成稀土硫化物薄膜，所述稀土硫化物薄膜包括釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑或欽的至少一種。
49.一種制造有機(jī)光伏電池的方法，所述方法包括 在襯底上提供生長(zhǎng)層； 在所述生長(zhǎng)層上形成包括釤硫化物納米線的紋理層； 在所述紋理層上形成聚合物層；以及 在所述聚合物層上提供至少半透明的層。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，在襯底上提供生長(zhǎng)層包括在襯底上提供鋯氮化物層或鈦氮化物層的至少一個(gè)。
51.如權(quán)利要求49或50所述的方法，其中，所述釤硫化物包括釤倍半硫化物或釤多硫化物的至少一種。
52.—種方法,包括 在襯底上提供鋯氮化物層或鈦氮化物層的至少一個(gè)； 提供硫蒸氣； 提供稀土鹵化物蒸氣；以及 在所述鋯氮化物層或鈦氮化物層上產(chǎn)生稀土硫化物薄膜，所述稀土硫化物是基于所述硫蒸氣和所述稀土鹵化物蒸氣之間的反應(yīng)而形成的。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中，提供稀土鹵化物蒸氣包括提供包括釤、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑或欽的至少一種的稀土鹵化物蒸氣。
54.如權(quán)利要求52或53所述的方法，其中，所述稀土硫化物包括稀土倍半硫化物或稀土多硫化物的至少一種。
55.如權(quán)利要求53-54中任一項(xiàng)所述的方法，其中，提供稀土鹵化物蒸氣包括提供釤氯化物蒸氣、釤碘化物蒸氣或釤溴化物蒸氣的至少一種。
56.—種方法,包括 在通過(guò)爐加熱的腔的不同位置中提供第一襯底和第二襯底，所述腔具有溫度梯度，以使所述第一襯底的局部溫度不同于所述第二襯底的局部溫度； 提供硫蒸氣； 提供稀土鹵化物蒸氣； 將稀土硫化物薄膜沉積在所述第一襯底上；以及在所述第二襯底上形成稀土硫化物納米線； 其中，所述稀土硫化物是基于所述硫蒸氣和所述稀土鹵化物蒸氣之間的反應(yīng)而形成的。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中，提供稀土鹵化物蒸氣包括提供包括釤、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、鏑或欽的至少一種的稀土鹵化物蒸氣。
58.如權(quán)利要求56或57所述的方法，其中，所述稀土硫化物包括稀土倍半硫化物或稀土多硫化物的至少一種。
59.如權(quán)利要求56-58中任一項(xiàng)所述的方法，其中，提供稀土鹵化物蒸氣包括提供釤氯化物蒸氣、釤碘化物蒸氣或釤溴化物蒸氣的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包括光伏電池的裝置。光伏電池包括具有第一稀土硫化物的p型薄膜和具有第二稀土硫化物的n型薄膜。p-n結(jié)形成在p型薄膜和n型薄膜之間。光伏電池包括襯底和至少半透明的層。p型薄膜和n型薄膜沉積在襯底和至少半透明的層之間。
文檔編號(hào)H01L51/48GK103003953SQ201180018023
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者張獻(xiàn)力, 約瑟夫·R·布魯爾 申請(qǐng)人:Nu技術(shù)公司