溅射 CuInS${_2}$ 中稳定相与亚稳相的实验与理论研究
材料科学
2022-06-09 v1
摘要
黄铜矿型 Cu(In,Ga)S 因在叠层太阳能电池中的潜在应用，近年来重新受到关注。本文采用理论与实验相结合的方法，研究 CuInS (CIS) 薄膜中形成的稳定相与亚稳相。通过第一性原理计算获得 CIS 多型体及相关化合物的形成能、X 射线衍射图谱和拉曼光谱。我们识别出多种具有闪锌矿和纤锌矿衍生晶格的 CIS 结构，并表明其 XRD/拉曼图谱包含重叠特征，可能导致误判。采用基于二元靶材溅射随后高温硫化的两步法，合成了从富铜到贫铜成分的薄膜。研究发现，用该方法生长材料时会形成若干 CIS 多晶型体。在贫铜材料中，首次在溅射薄膜中观察到纤锌矿 CIS， alongside 黄铜矿 CIS 和 CuAu 有序 CIS。一旦纤锌矿 CIS 相形成，便难以转化为稳定的黄铜矿多晶型体。在 CIS 多晶型体旁还发现了容纳富铟的 CuInS 和 NaInS。我们认为，亚稳多晶型体由前驱体的非化学计量比稳定，因此需要严格的成分控制。
引用
@article{arxiv.2206.03559,
title = {Experimental and theoretical study of stable and metastable phases in sputtered CuInS${_2}$},
author = {Jes K. Larsen and Kostiantyn V. Sopiha and Clas Persson and Charlotte Platzer-Björkman and Marika Edoff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.03559},
year = {2022}
}