金属硒化物电沉积动力学模型的建立及应用（Ⅱ）（可编辑）.doc

金属硒化物电沉积动力学模型的建立及应 用 张治安韩灿刘芳洋赖延清李劼刘业翔 5 10 15 20 25 中南大学冶金科学与工程学院长沙 410083 摘要将之前建立的金属硒化物电沉积动力学模型应用于电沉积三元 CuInSe2 薄膜的成分预 测与动力学行为分析 并对理论模型进行了初步修正 对于 CuInSe2 电沉积 Cu-Se 体系可 在较大的离子摩尔比范围内实现共沉积 Cu-In 共沉积时 薄膜中铜原子的摩尔分数会比电 解液中铜离子的摩尔分数高 而对于 In-Se 体系 铟离子的浓度应远高于亚硒酸的浓度方能 实现共沉积 针对沉积电势发生改变导致结点选择常数产生的差异进行修正 可有效降低模 型预测结果的误差 关键词动力学模型硒化物电沉积CuInSe2结点选择常数修正 中图分类号O643 Construction and application of dynamic model on metal selenides electrodepostion ZHANG Zhian HAN Chan LIU Fangyang LAI Yanqing LI Jie LIU Yexiang School of Metallurgical Science and Engineering Central South University ChangSha 410083 Abstract The previous established dynamic model was applied to the compositional prediction and dynamic behavior analysis of CuInSe2 electrodeposition and a preliminary correction to this theoretical model was shown For CuInSe2 electrodeposition in Cu-Se system the co-deposition of Cu and Se can be carried out within a large range of main salt concentration ratio in Cu-In system the mole fraction of Cu in deposited thin films is always higher than that of Cu2 in electrolyte while in In-Se system the co-deposition of In and Se can only be achieved when In3 concentration is much higher than H2SeO3 concentration It is then found that the error of the prediction results can be reduced after correcting the difference of kink site selectivity constants which are caused by the change of deposition potential Keywords dynamic model selenide electrodeposition CuInSe2 kink site selectivety constant correction 30 0 引言 采用之前建立的结点选择模型进行三元金属硒化物电沉积的动力学研究时发现 由于 结点选择常数的计算是根据二元体系的实验数据获得 这就要求二元体系的沉积条件必须 与三元体系沉积时除电解液组成外的其他沉积条件 如沉积电势电流密度 沉积温度 pH 35 40 和络合剂等 相同 这将导致模型在三元组分物化性质差异较大的一些体系中的应用受到 限制 最典型的情况是在一些三元体系的共沉积条件下 其涉及的某些二元体系无法共沉积 如对于由 Mo 铁族金属和非铁族金属组成的三元体系 由于 Mo 能与铁族金属以诱导共沉 积方式沉积 故三元共沉积是可以实现的 但是 Mo 自身无法单独沉积 且与其他金属难以 共沉积 故 Mo 与非铁族金属二元体系的结点选择常数将无法计算 导致模型将无法应用 还有一些三元体系 其对应的某些二元体系虽在三元体系的常用沉积条件下共沉积比较困 难或沉积层质量太差 但是在其他条件下能够获得高质量的共沉积 例如本课题组研究较多 的电沉积金属硒化物 CuInSe2 就是这种情况 三元共沉积制备 CuInSe2 常常是在-05 V 基金项目博士点基金20080533