热蒸发法生长的Cu2ZnxFe1-xSnS4薄膜的结构、形貌及光学特性

摘要： 本研究中，Cu2ZnxFe1-xSnS4（CZFTS）（0≤x≤1）薄膜通过真空蒸发法在未加热的玻璃基板上生长，随后在400°C下进行硫化处理。通过改变铁含量研究了硫化过程对CZFTS材料结构、形貌和光学性能的影响。采用X射线衍射技术和拉曼光谱分析了CZFTS薄膜的晶体结构和物相，利用能谱仪研究了薄膜的元素组成和化学计量比，扫描电子显微镜用于观察样品表面形貌。通过测量300-1800 nm波长范围内的透射率和反射率确定了吸收系数和带隙能量等光学性能。X射线分析表明所有硫化后的CZFTS薄膜均呈现多晶特性，并沿(112)晶面表现出择优取向。Cu2FeSnS4（x=0）和Cu2ZnSnS4（x=1）分别以I-42m空间群的黄锡矿结构和I-4空间群的锌黄锡矿结构结晶。拉曼分析和元素组成证实仅存在结晶良好的Cu2ZnSnS4（x=1）和CZ0.75F0.25TS（x=0.75）相。透射率和反射率光谱显示x=0.75和1的薄膜具有较好的均匀性。针对所有x值估算了晶粒尺寸、吸收系数和带隙等结构和光学参数。