本发明涉及太阳能电池领域中的一种中间带吸收层材料，具体为一种cr掺杂zns的中间带薄膜及其制备方法。
背景技术：
自20世纪70年代以来，人们就开始对掺铬硫化锌(cr-zns)的光学、电学、结构和磁性等进行了研究。cr-zns具有潜在的光电和自旋电子方面的应用，例如：可作为近红外和中红外激光器的激光材料。人们也称其为稀释铁磁半导体，在室温下的铁磁性也已得到证实。
现有技术中研究团队仅仅从理论上计算发现cr-zns可作为一种中间带(以下简称：ib)材料，用于ib薄膜太阳能电池。实验上，人们已经采用化学水浴法和激光沉积法制备了cr-zns薄膜。但是使用化学水浴法和激光沉积法制备得到的cr-zns薄膜其内部晶体颗粒分布不均匀，光吸收强度不能满足要求。
技术实现要素：
针对现有的技术方案存在的问题，本发明的目的在于提供一种cr掺杂zns的中间带薄膜及其制备方法，实现掺杂后的cr-zns薄膜，cr原子掺杂在基体半导体材料中形成ib，拓宽太阳能吸收和抑制电荷复合，改善光伏转换，光吸收强度明显增强。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，该薄膜使用cr2s3掺杂zns基薄膜材料制成cr2s3掺杂zns基薄膜材料的化学分子式为cr-zns，制备方法包括以下步骤：
步骤1：制备zns靶材；
步骤2：制备cr2s3靶材；
步骤3：清洗钠钙玻璃衬底；
步骤4：将zns靶材与cr2s3靶材分别安装在磁控溅射仪的靶位上；
步骤5：将清洗干净的钠钙玻璃衬底固定在载物台上；
步骤6：将溅射环境抽真空，在溅射介质ar的气体流量为30sccm、溅射气压为0.6pa的条件下，依次交替溅射zns和cr2s3靶材到温度为30℃的洗钠钙玻璃衬底上，其中，在60w射频功率下沉积每一层zns，沉积6层，每层cr2s3均以60w的直流电源沉积，共沉积6层，最后，获得cr-zns预制膜,即叠层膜:钠钙玻璃/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns；沉积得到层叠膜分子式为cr-zns；共计六层掺杂层，具体结构是：在第一层衬底上生长80nm掺cr的zns缓冲层，掺杂浓度在1018cm-3量级；第二层衬底上生长300nm掺cr的zns缓冲层，掺杂浓度在1018cm-3量级；第三层和第四层厚度分别为30nm和100nm；第五层和第六层为在zns吸收层上掺杂浓度在1019cm-3量级，厚度均为80nm；
步骤7：将步骤6所述层叠膜放入ar气保护环境的退火炉中退火，最终得到cr-zns中间带薄膜。
作为上述方案的进一步改进，步骤3中清洗钠钙玻璃衬底的步骤为：切割钠钙玻璃衬底→用洗洁精清洗→去离子水超声20min→10％的稀硫酸浸泡20min→去离子水清洗干净→四氯化碳超声10min→丙酮超声10min→无水乙醇超声10min→丙酮超声10min→无水乙醇超声10min→放入无水乙醇中备用。
作为上述方案的进一步改进，步骤6和步骤7中ar气的纯度为体积百分比99.99％以上。
作为上述方案的进一步改进，步骤6中cr2s3每层的溅射时间均为1.0-2.5min，所述zns每层的溅射时间为15min；步骤6中的真空条件为5.0×10-5pa。
作为上述方案的进一步改进，步骤7中的退火温度为300-500℃，退火时间为20min，升温速率为15℃/min。
作为上述方案的进一步改进，步骤7中的退火温度为500℃。
作为上述方案的进一步改进，步骤7中退火炉中放入所述步骤6制备的层叠膜后，一端通入氩气保护，另一端用去离子水密封。
作为上述方案的进一步改进，zns靶材和cr2s3靶材到载物台的距离均为58-62mm。
作为上述方案的进一步改进，所述zns靶材和cr2s3靶材纯度在原子百分比99.99％以上。
作为本发明提供的一种cr掺杂zns的中间带薄膜，其采用上述采用cr2s3掺杂zns的中间带制备方法制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用交替磁控溅射法结合保护气氛下退火处理制备出的cr-zns薄膜，其具有闪锌矿与纤锌矿相混合的结构，在其uv-vis-nir光吸收谱中，除了相应于zns的光吸收带边响应(光学带隙约为3.3ev)，还具有两个额外吸收峰出现，位于650nm和459nm附近，说明有部分填充的中间带形成。这样引入了多个中间带，从而提高了光吸收强度。
(2)本发明制备的cr-zns中间带薄膜组成元素及薄膜表面晶体颗粒尺寸分布均匀，且至少能够形成一条中间杂质带，从而提高了材料的光吸收强度。同时，本发明制得的基体半导体cr-zns可以吸收可见光-红外光源范围内的光子，增多光生载流子降低电子-空穴对复合，从而增强光电流。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明一种cr掺杂zns的中间带薄膜的制备方法的流程图。
图2为本发明实施例2在不同退火温度下制备的cr-zns-1.5中间带薄膜样品xrd图谱。
图3为本发明500℃下退火处理的不同cr含量的cr-zns薄膜xrd图谱。
图4为本发明图3中(111)或(0010)晶面衍射峰的放大图。
图5为本发明实施例中zns、cr-zns-1.0、cr-zns-1.5和cr-zns-2.5薄膜的拉曼光谱。
图6为本发明经过500℃退火处理不同cr含量的cr-zns薄膜的sem图。
图7为本发明zns薄膜edax图谱。
图8为本发明实施例2中cr-zns-1.5中间带薄膜的edax图谱。
图9为本发明实施例3在500℃下退火处理的cr-zns-2.5中间带薄膜表面元素分布图。
图10为本发明500℃下退火处理的zns和cr-zns样品薄膜的uv-vis-nir吸收光谱。
图11为本发明500℃下退火处理的zns和cr-zns样品中间带薄膜的瞬态光电流响应图。
图中：cr-zns-1.0为本发明实施例1制备的cr-zns预制叠层膜样品标号。
cr-zns-1.5为本发明实施例2制备的cr-zns预制叠层膜样品标号。
cr-zns-2.5为本发明实施例3制备的cr-zns预制叠层膜样品标号。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明实施例中所使用的实验靶材、辅助材料及试剂参数如表1所示：
表1
本发明实施例中所使用的实验仪器设备规格如表2所示：
表2
其中，所使用分析测试方法为：
x射线衍射仪(xrd)：表征薄膜样品的结晶性和晶体结构并对其进行定性分析，扫面范围从20°-80°。
拉曼光谱(ramanspectra)：表征分子结构中各个化学键的振动模式，激发波长为514nm。
扫描电子显微镜(sem)：表征薄膜样品的表面和截面结构形态，与其搭配的edax测试薄膜的元素分布及含量。
x射线光电子能谱仪(xps)：测试薄膜的成分及元素的化学形态。
紫外可见分光光度计(uv-vis)：测试薄膜的吸收和反射光谱，通过分析光谱获得光学特性，如吸收系数和禁带宽度。
光电流响应检测：入射光是通过在灯和样品之间设置和移除屏障来机械的开关，同时对光电流进行检测。
实施例1
请参阅图1制备流程，本实施例的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其方法步骤如下：
步骤1：制备zns靶材；选择直径为65mm的圆形靶材，纯度99.99％，厚度5mm。生产厂家：北京兴友经贸有限公司。
步骤2：制备cr2s3靶材；选择厚度3mm，纯度99.99％的cr2s3。生产厂家：北京兴友经贸有限公司。
步骤3：清洗钠钙玻璃衬底，首先将钠钙玻璃衬底切割为2cm×2cm，用洗洁精清洗表面污迹杂物，然后用去离子水超声20min，再用10％的稀硫酸浸泡20min，取出钠钙玻璃衬底用去离子水清洗干净；清洗后的钠钙玻璃衬底依次放入四氯化碳、丙酮、无水乙醇中交替超声10min；最后将超声完成的钠钙玻璃衬底放入无水乙醇中备用。超声波清洗器采用昆山市超声仪器有限公司型号为kq-250e的清洗器。
步骤4：cr-zns中间带薄膜的制备
(1)将直径为65mm的圆形靶材zns(厚度5mm)、cr2s3靶材(厚度3mm)分别安装到磁控溅射仪靶位上，其中zns安装到强磁靶位上并使用射频源(rf)溅射。磁控溅射仪采用福林科技工程股份有限公司型号fu-10sp的磁控溅射仪；
(2)将清洗干净的钠钙玻璃(以下简称：slg)衬底固定在载物台上，载物台采用上海昭沅仪器设备有限公司型号et200的台阶仪。靶材到台阶仪距离为60mm；
(3)溅射环境抽真空，将本底真空度设置为5.0×10-5pa；
(4)在溅射介质ar(纯度99.99％)的气体流量速度为30sccm、工作压力为0.6pa的条件下依次交替溅射zns和cr2s3，在温度为30℃的钠钙玻璃衬底上沉积cr-zns得到层叠膜。具体方法为，在60w射频功率下沉积每一层zns，沉积6层，每层cr2s3均以60w的直流电源沉积，共沉积5层，最后，获得cr-zns预制膜，即叠层膜：slg/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns；；其中，溅射zns共6层，每层溅射时间15min，cr2s3共6层，每层溅射时间1.0min。
步骤5：将盛放预制薄膜的石英管插入退火炉中，退火炉选用合肥科晶材料技术有限公司型号gsl-1100x的真空管式退火炉，退火炉一端通入氩气另一端用去离子水密封，氩气保护环境下和不同退火温度下快速退火，退火温度分别为300℃、400℃、450℃和500℃，退火时间20min，升温速率为15℃/min。最终得到cr-zns中间带薄膜；作为标号cr-zns-1.0预制叠层膜样品。
实施例2
制备流程请参阅图1，本实施例的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其方法步骤如下：
步骤1：制备zns靶材；选择直径为65mm的圆形靶材，纯度99.99％，厚度5mm。生产厂家：北京兴友经贸有限公司。
步骤2：制备cr2s3靶材；选择厚度3mm，纯度99.99％的cr2s3。生产厂家：北京兴友经贸有限公司。
步骤3：清洗钠钙玻璃衬底，首先将钠钙玻璃衬底切割为2cm×2cm，用洗洁精清洗表面污迹杂物，然后用去离子水超声20min，再用10％的稀硫酸浸泡20min，取出钠钙玻璃衬底用去离子水清洗干净；清洗后的钠钙玻璃衬底依次放入四氯化碳、丙酮、无水乙醇中交替超声10min；最后将超声完成的钠钙玻璃衬底放入无水乙醇中备用。超声波清洗器采用昆山市超声仪器有限公司型号为kq-250e的清洗器。
步骤4：cr-zns中间带薄膜的制备
(1)将直径为65mm的圆形靶材zns(厚度5mm)、cr2s3靶材(厚度3mm)分别安装到磁控溅射仪靶位上，其中zns安装到强磁靶位上并使用射频源(rf)溅射。磁控溅射仪采用福林科技工程股份有限公司型号fu-10sp的磁控溅射仪；
(2)将清洗干净的钠钙玻璃(以下简称：slg)衬底固定在载物台上，载物台采用上海昭沅仪器设备有限公司型号et200的台阶仪。靶材到台阶仪距离为60mm；
(3)溅射环境抽真空，将本底真空度设置为5.0×10-5pa；
(4)在溅射介质ar(纯度99.99％)的流速为30sccm、工作压力为0.6pa的条件下依次交替溅射zns和cr2s3，在温度为30℃的钠钙玻璃衬底上沉积cr-zns得到层叠膜。具体方法为，在60w射频功率下沉积每一层zns，沉积6层，每层cr2s3均以60w的直流电源沉积，共沉积6层，最后，获得cr-zns预制膜，即叠层膜：slg/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns；其中，溅射zns共6层，每层溅射时间15min，cr2s3共6层，每层溅射时间1.5min。
步骤5：将盛放预制薄膜的石英管插入退火炉中，退火炉选用合肥科晶材料技术有限公司型号gsl-1100x的真空管式退火炉，退火炉一端通入氩气另一端用去离子水密封，氩气保护环境下和不同退火温度下快速退火，退火温度分别为300℃、400℃、450℃和500℃，退火时间20min，升温速率为15℃/min。最终得到cr-zns中间带薄膜；作为标号cr-zns-1.5预制叠层膜样品。
实施例3
制备流程请参阅图1，本实施例的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其方法步骤如下：
步骤1：制备zns靶材；选择直径为65mm的圆形靶材，纯度99.99％，厚度5mm。生产厂家：北京兴友经贸有限公司。
步骤2：制备cr2s3靶材；选择厚度3mm，纯度99.99％的cr2s3。生产厂家：北京兴友经贸有限公司。
步骤3：清洗钠钙玻璃衬底，首先将钠钙玻璃衬底切割为2cm×2cm，用洗洁精清洗表面污迹杂物，然后用去离子水超声20min，再用10％的稀硫酸浸泡20min，取出钠钙玻璃衬底用去离子水清洗干净；清洗后的钠钙玻璃衬底依次放入四氯化碳、丙酮、无水乙醇中交替超声10min；最后将超声完成的钠钙玻璃衬底放入无水乙醇中备用。超声波清洗器采用昆山市超声仪器有限公司型号为kq-250e的清洗器。
步骤4：cr-zns中间带薄膜的制备
(1)将直径为65mm的圆形靶材zns(厚度5mm)、cr2s3靶材(厚度3mm)分别安装到磁控溅射仪靶位上，其中zns安装到强磁靶位上并使用射频源(rf)溅射。磁控溅射仪采用福林科技工程股份有限公司型号fu-10sp的磁控溅射仪；
(2)将清洗干净的钠钙玻璃(以下简称：slg)衬底固定在载物台上，载物台采用上海昭沅仪器设备有限公司型号et200的台阶仪。靶材到台阶仪距离为60mm；
(3)溅射环境抽真空，将本底真空度设置为5.0×10-5pa；
(4)在溅射介质ar(纯度99.99％)的流速为30sccm、工作压力为0.6pa的条件下依次交替溅射zns和cr2s3，在温度为30℃的钠钙玻璃衬底上沉积cr-zns得到层叠膜。具体方法为，在60w射频功率下沉积每一层zns，沉积6层，每层cr2s3均以60w的直流电源沉积，共沉积6层，最后，获得cr-zns预制膜，即叠层膜：slg/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns；其中，溅射zns共6层，每层溅射时间15min，cr2s3共6层，每层溅射时间2.5min。
步骤5：将盛放预制薄膜的石英管插入退火炉中，退火炉选用合肥科晶材料技术有限公司型号gsl-1100x的真空管式退火炉，退火炉一端通入氩气另一端用去离子水密封，氩气保护环境下和不同退火温度下快速退火，退火温度分别为300℃、400℃、450℃和500℃，退火时间20min，升温速率为15℃/min。最终得到cr-zns中间带薄膜；作为标号cr-zns-2.5预制叠层膜样品。
在上述实施例的基础上，采用溅射法制备zns预制薄膜，共6层，每层溅射时间为15min；作为对比薄膜样品。
对得到的cr-zns中间带薄膜利用x射线衍射仪(以下简称：xrd)进行衍射分析，同时表征薄膜样品的结晶性和晶体结构并对其进行定性分析：
一、物相结构分析
见图2，首先，我们研究了cr-zns薄膜样品的晶体相结构。图2为在300-500℃下退火制备的cr-zns-1.5薄膜样品的xrd图谱。实施例1和实施例3的cr-zns薄膜样品也有类似结果，不在展示。由图可见，随着退火温度的升高，只有明显的4个衍射峰，且峰值在逐渐增强，表明晶体颗粒尺寸也在逐渐增加。
将样品分别与闪锌矿zns标准xrd的jcpds卡(编号为05-0566)和纤锌矿zns的jcpds卡(编号为12-0688)相对比，该样品很可能兼有闪锌矿和纤锌矿结构。当退火温度升高到500℃以上时，薄膜会从衬底上脱落，考虑到晶体颗粒尺寸对其光电特性的影响，判定退火温度为500℃最为适宜。
见图3，其为不同cr含量的cr-zns薄膜xrd图谱。从图可看出，未掺杂的基体材料zns，在2θ约为26.9°位置处也会出现微弱的衍射峰，表明该样品一定有纤锌矿结构存在，随着cr含量的增加，并未出现其它杂峰，但主衍射峰强在减弱，主峰半高宽增大说明晶体尺寸变小，这是因为cr原子在晶体内生长过程中起成核中心的作用，cr含量越高，成核中心越多，晶体颗粒则越小。从(111)或(0010)晶面衍射峰的放大图(见图4)可看出，随着cr含量的增加，峰位向小角度方向偏移，说明cr已掺杂入zns中，并且cr离子是以 3价形式存在，因为只有cr3 离子半径大于zn2 离子半径时，才能有此结果。
见图5，为更准确地确认cr-zns薄膜样品的结构，我们测试了该样品的拉曼谱，如图5所示。从拉曼图谱中观察，掺杂后与掺杂前相比，基体材料zns未出现其它拉曼峰，说明掺杂前后它们的晶体结构是相同的。该图谱中出现4个明显的拉曼峰，其中峰位295，347cm-1分别相应于闪锌矿和纤锌矿结构，峰位219cm-1同时相应于这两种结构。表明该样品同时存在闪锌矿和纤锌矿两种晶体结构。
综上分析，利用本发明cr掺杂zns的中间带薄膜的制备方法，制备的cr-zns样品薄膜经过物相分析同时存在闪锌矿和纤锌矿两种晶体结构。
二、吸收层形貌分析
见图6，其为经过500℃退火20分钟得到的不同cr含量的cr-zns薄膜的sem图。从图可知，薄膜表面光滑，但在未掺杂的zns薄膜中，还可观察到表面上的粒子团。当掺杂cr元素后，薄膜表面均匀分布着大小均匀的晶体颗粒，且随着掺杂量的增加，表面晶体颗粒尺寸在减小。这与x射线衍射测试结构相一致。
三、吸收层元素测试及成分分析
见图7和图8，其分别为zns和cr-zns-1.5薄膜的edax图谱。可以确定cr-zns-1.5样品中只含有cr，zn，s元素。结合表3可以确定各元素在样品中的相对含量及比例。表3为500℃下退火处理的样品cr-zns薄膜的化学成分表，由表3显示，随cr2s3溅射时间不同，制备了cr-zns样品，当溅射时间为1.0分钟时，cr/(zn cr)的比值为4.2％；当溅射时间为1.5分钟时，该比值则为5.1％；当溅射时间为2.5分钟时，该比值又为6.9％。各样品基本符合理论化学计量比。而且可由cr-zns-2.5薄膜表面元素分布图(见图9)看出，各元素分布均匀，无元素团聚现象。
表3
综上，经过吸收层形貌分析和吸收层元素测试及成分分析，得出结论为利用本发明cr掺杂zns的中间带薄膜的制备方法，制备的cr-zns样品薄膜其中各元素分布均匀，无元素团聚现象。
四、吸收层光电性能的分析和研究
见图10，其为500℃下退火处理的zns和多组cr-zns样品薄膜的uv-vis-nir吸收光谱。我们可以清楚地看到，基体材料zns的光学带隙约为3.3ev，与未掺杂的zns相比，掺杂cr的zns吸收系数有所增加，且随掺杂量的增加，光吸收强度整体在增强，表明该薄膜吸收了更多的光子，有两个较宽的吸收峰出现在1.9ev(650nm)和2.7ev(459nm)附近，表明有两条ib形成。这两个吸收峰与八面体配位点的cr3 有关，说明掺入的cr离子进入了zns晶格的间隙位，或者进入zn离子的位置，从而带来了红外区吸收的增强。
见图11，其为500℃下退火处理的zns和cr-zns样品薄膜的瞬态光电流响应谱线，该图谱应用标准太阳光模拟器周期性的开关光源，光强度100mw/cm2，周期为20秒，其中，10秒亮10秒暗，照射样品测试所获得。当亮光时，光还原电流迅速增加，几秒钟后，光电流变为稳定状态，当暗光时，光电流瞬间降低。对于cr-zns薄膜，光电流较zns大得多。光电流的提高是由于ib效应产生的宽光谱响应，从而产生更多的光生载流子。随着时间的推移，样品中亮区内存在电流缓变现象逐渐减弱，说明表面复合过程发生概率在减小。对样品光电流瞬态响应测试进一步验证了通过掺杂在基体半导体材料中形成ib，拓宽太阳能吸收和抑制电荷复合，改善光伏转换。
同时，从图中可以看出，cr-zns-1.0、cr-zns-1.5和cr-zns-2.5三条瞬态光电流响应谱线中，不同cr含量的样品变化趋势相同，但随着cr含量的增加，亮光时光电流增强幅度大。说明通过掺杂cr元素，基体半导体zns可以吸收可见光-红外光源范围内的光子，增多光生载流子降低电子-空穴对复合，从而增强光电流，这一现象再次证明掺杂cr元素可以在闪锌矿和纤锌矿两种晶体结构的cr-zns样品能带结构中形成ib。
以上分析说明在所制备的cr-zns晶体结构中cr3 部分替代了zn2 ，并诱导出中间带。根据对cr-zns吸收层的理论计算，该带主要由cr原子的dxy、dxz和dyz态贡献，s原子的p态也有微弱贡献，zn原子对其没有贡献，另外该ib穿过fermi能级有金属性，是部分填满的。
结合上述实施例和图示数据分析，本发明采用交替磁控溅射法结合保护气氛下退火处理制备出的cr-zns薄膜，其具有闪锌矿与纤锌矿相混合的结构，在其uv-vis-nir光吸收谱中，除了相应于zns的光吸收带边响应(光学带隙约为3.3ev)，还具有两个额外吸收峰出现，位于650nm和459nm附近，说明有部分填充的中间带形成。这样引入了多个中间带，从而提高了光吸收强度。
并且，本发明制备的cr-zns中间带薄膜组成元素及薄膜表面晶体颗粒尺寸分布均匀，且至少能够形成一条中间杂质带，从而提高了材料的光吸收强度。同时，本发明制得的基体半导体cr-zns可以吸收可见光-红外光源范围内的光子，增多光生载流子降低电子-空穴对复合，从而增强光电流。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
1.一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于，该薄膜使用cr2s3掺杂zns基薄膜材料制成cr2s3掺杂zns基薄膜材料的化学分子式为cr-zns，制备方法包括以下步骤：
步骤1：制备zns靶材；
步骤2：制备cr2s3靶材；
步骤3：清洗钠钙玻璃衬底；
步骤4：将zns靶材与cr2s3靶材分别安装在磁控溅射仪的靶位上；
步骤5：将清洗干净的钠钙玻璃衬底固定在载物台上；
步骤6：将溅射环境抽真空，在溅射介质ar的气体流量为30sccm、溅射气压为0.6pa的条件下，依次交替溅射zns和cr2s3靶材到温度为30℃的洗钠钙玻璃衬底上，其中，在60w射频功率下沉积每一层zns，沉积6层，每层cr2s3均以60w的直流电源沉积，共沉积6层，最后，获得cr-zns预制膜,即叠层膜:钠钙玻璃/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns/cr2s3/zns；沉积得到层叠膜分子式为cr-zns；共计六层掺杂层，具体结构是：在第一层衬底上生长80nm掺cr的zns缓冲层，掺杂浓度在1018cm-3量级；第二层衬底上生长300nm掺cr的zns缓冲层，掺杂浓度在1018cm-3量级；第三层和第四层厚度分别为30nm和100nm；第五层和第六层为在zns吸收层上掺杂浓度在1019cm-3量级，厚度均为80nm；
步骤7：将步骤6所述层叠膜放入ar气保护环境的退火炉中退火，最终得到cr-zns中间带薄膜。
2.如权利要求1所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：步骤3中清洗钠钙玻璃衬底的步骤为：切割钠钙玻璃衬底→用洗洁精清洗→去离子水超声20min→10％的稀硫酸浸泡20min→去离子水清洗干净→四氯化碳超声10min→丙酮超声10min→无水乙醇超声10min→丙酮超声10min→无水乙醇超声10min→放入无水乙醇中备用。
3.如权利要求1所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：步骤6和步骤7中ar气的纯度为体积百分比99.99％以上。
4.如权利要求1所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：步骤6中cr2s3每层的溅射时间均为1.0-2.5min，所述zns每层的溅射时间为15min；步骤6中的真空条件为5.0×10-5pa。
5.如权利要求1所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：步骤7中的退火温度为300℃-500℃，退火时间为20min，升温速率为15℃/min。
6.如权利要求5所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：步骤7中的退火温度为500℃。
7.如权利要求1所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：步骤7中退火炉中放入所述步骤6制备的层叠膜后，一端通入氩气保护，另一端用去离子水密封。
8.如权利要求1所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：zns靶材和cr2s3靶材到载物台的距离均为58-62mm。
9.如权利要求1所述的一种cr掺杂zns的中间带薄膜制备方法，其特征在于：所述zns靶材和cr2s3的纯度在原子百分比99.99％以上。
10.一种cr掺杂zns的中间带薄膜，其采用cr2s3掺杂zns中间带的制备方法，其特征在于，所述制备方法为如权利要求1至9中任意一项所述的制备方法。
技术总结