硒化物Bi2Se3薄膜的制备与光电性质研究

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CdSe是Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物,禁带宽度Eg=1.74 eV,在太阳光谱可见光波段有着优异的光电性能,目前在红外探测器,激光器件,太阳能电池等方面应用广泛。Bi2Se3是Ⅴ-Ⅵ族半导体材料,薄膜禁带宽度为0.9-2.3 eV,具有优良的各向异性层状结构。这两种硒化物具有良好的光电性能,通过形成复合薄膜可能有效地提高薄膜的光电性质,这是值得我们通过实验进一步探讨:1、采用真空热蒸发镀膜法制备Bi2Se3薄膜和CdSe薄膜,对蒸发制备的薄膜进行了基础物性表征。结果表明通过热蒸发法制得的CdSe薄膜结晶性能良好,表现出明显的晶向(002)择优生长,CdSe半导体薄膜光学禁带为2.1 eV,薄膜表面颗粒均匀,平整,晶粒尺寸≤20nm。通过对比热蒸发法制备获得的Bi2Se3薄膜在未退火状态和退火后的状态下获得的XRD测试结果,表明通过热蒸发法制备的Bi2Se3薄膜存在多晶向,退火后薄膜沿(015)方向衍射峰最强。2、在真空条件达到5×10-4Pa时退火两小时的Bi2Se3薄膜的电压-电流在光照条件下呈线性递增,瞬态光电流的响应能力稳定。具有良好的光响应能力。3、通过混合蒸发生长Bi2Se3/CdSe薄膜,通过XRD结果分析可明显看到同时存在的Bi2Se3(015)晶向和CdSe(002)晶向,形貌分析发现表面存在较大的颗粒聚集,表面相对粗糙,这是由于两种硒化物晶格失配度较大的影响,退火能有效改善表面形貌;复合后的薄膜光学带隙小于纯CdSe薄膜。
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