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後硒化製程中添加硫化錫粉末對銅鋅錫硫硒薄膜太陽能電池的影響

為了解決量子膜價錢的問題，作者蔡忠浩 這樣論述：

提出一種新穎製程製備Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)吸收層，此新穎製程即為把真空濺鍍製備的前驅層在後硒化製程中添加硫化錫粉末來形成出良好的CZTSSe吸收層。我們從成分上,結構上,表面形貌上,以及電性上探究硫化錫粉末在硒化製程中扮演的角色，最後我們發現硫化錫粉末能夠抑制錫在高溫反應跑出薄膜，並且S/S+Se的比例也能藉由添加硫化錫粉末來調控更影響了吸收層的能隙大小，除此之外，Mo(S,Se)2的厚度也藉由此方法來良好控制，最後利用此方法製備CZTSSe薄膜太陽能電池能達到7.35%的光電轉換效率。

新同質雙磊晶高溫超導約瑟芬元件之研究

為了解決量子膜價錢的問題，作者蔡淑慧 這樣論述：

中文摘要: 我們發展一全新之45o雙磊晶邊界：亦即YBCO(780oC) /YBCO(660 oC)/YSZ(a-b平面相對基板旋轉45o) YBCO (780oC ) /YSZ (a-b平面相對基板旋轉0o)的晶界面；此結構的優點為:(1)結構程序相當簡單，(2)提供元件製作上蝕刻終點的偵測，(3)降低先前技術中，因不同種類的緩衝層造成薄膜晶格匹配之失配，(4)不須其它不同種類的緩衝層及種子層，(5)元件特性品質優良且良率高，可以大大地降低製造的成本及時間。所製作的45o雙磊晶約瑟芬元件其超導臨界電流在溫度4.2K下，臨界電流密度可達105A/cm2以上，並顯現出電阻串

接接面(RSJ)的弱連結行為。估計的ICRN 可達1毫伏特，對於製造高溫超導量子干涉元件(SQUID)及其它元件，可提供良好的訊雜比。 超導體由於它特別的物理性質，例如切換速率、靈敏度等，在高溫超導體發現前就已經有很多元件方面的應用研究，其中之一就是超導量子干涉器件(SQUID)。因為高溫超導量子干涉器件(SQUID)可以達量子級的範圍，所以它的應用範圍也更加廣泛，例如醫學診斷、石油礦源探勘、海底探勘及各種科學儀器。除了高溫超導量子干涉器件(SQUID)外，超導體也可以製作記憶體或是微波元件。雖然超導體擁有比其它材料更好的性質，但昂貴的冷卻設備令人望之卻步，YBCO材料

發現後，更給予元件應用一大空間，而開闢了超導電子學另一領域。 構成超導量子干涉器件(SQUID)之最主要之元件即形成約瑟芬接面元件(Josephson junction)的弱連結。目前製造高溫超導約瑟芬接面之弱連結的方法有很多種，其中晶界結(Grain Boundary Junction)的製作較利於利用薄膜的製程，更可進一步進行多層、積體化的線路。IBM 首先利用雙晶板製作的晶界結來製作超導量子干涉器件(SQUID)，這個方法主要是利用單晶板經過熱融合接合成不同取向的兩個部分，要製作精確角度的雙晶板有相當的難度，製作費用相當昂貴，無法進行多層、積體化的線路。在元件積體化的

考量下，雙磊晶晶界結的製作較符合需求。 利用45o雙磊晶界面製作高溫超導約瑟芬元件最早由Conductus 利用YBCO/CeO2/MgO/SrTiO3 及YBCO/STO 晶界面來形成。他們使用鈦酸鍶STO (SrTiO3)為基板，並分別利用二氧化鈰(CeO2 )及氧化鎂(MgO)薄膜為種子層(seed layer)及緩衝層(buffer layer )來改變a-b 軸晶面的旋轉角度為45o，而另一端則將此種子層及緩衝層完全蝕刻掉，使YBCO直接成長在鈦酸鍶基板上，因而構成a-b 軸晶面旋轉角度為45o與0o的晶界面。 後來我們發展了YBCO/CeO2

/YSZ/MgO 及YBCO/MgO 晶界面。使用氧化鎂(MgO)以取代較昂貴的鈦酸鍶(STO)基板，並分別利用二氧化鈰(CeO2 )及釔穩定二氧化鋯(YSZ)薄膜為種子層(seed layer)及緩衝層(buffer layer )來改變a-b 軸晶面的旋轉角度為45o，而另一端則將此種子層及緩衝層完全蝕刻掉，使YBCO直接成長在氧化鎂基板上，因而構成a-b 軸晶面旋轉角度為45o與0o的晶界面。 上述之兩種方法的缺點為所使用的種子層及緩衝層都為透明，無法作為蝕刻終點的偵測。因此又另外發展一種結構: YBCO / CeO2/ YSZ / PrBCO/MgO (a-b平面相

對基板旋轉0o)及 YBCO/CeO2/YSZ/MgO (a-b平面旋轉45o)晶界面。PrBCO本身為淡棕色，故可當作蝕刻終點的偵測，但是在這些結構中，形成雙磊晶界面的結構須要好幾層緩衝層，藉由晶格的匹配使最上層的YBCO a-b平面不旋轉或旋轉45o。緩衝層的選取主要考量在於晶格匹配及是否為有顏色來當作離子乾蝕刻的終點偵測。若晶格匹配不完全或緩衝層無法完全蝕刻，a-b平面旋轉不完全，就會有短路的情形發生，就無法形成45o約瑟芬弱連結接合晶界面。YBCO/CeO2/YSZ/MgO 及YBCO/MgO晶界面正是有這樣的問題。YBCO/CeO2/YSZ/PrBCO/MgO與YBCO /CeO2/

YSZ/MgO晶界結的結構中，雖然其PrBCO層為棕色，來當作離子乾蝕刻的終點偵測且兩邊最上層的YBCO a-b平面可分別完全不旋轉及完全旋轉45o。但是這麼多層的緩衝層很容易損壞最上層YBCO薄膜的表面形貌及品質，使得雙磊晶界面的晶界面不均勻及臨界電流降低，加上PrBCO本身為磁性物質，對於以後樣品製作SQUID元件時的量測會有影響。另外由於MgO基板易在空氣中潮解，樣品必須妥善保存。故尋找另一更合適的結構於更合適的基板上，才能解決上述的問題。 因此根據目前之發明，我們發展一全新之結構，即YBCO(780oC)/YBCO(660 oC)/YSZ(a-b平面相對基板

旋轉45o)及YBCO(780oC )/YSZ(a-b平面相對基板旋轉0o)的晶界面，可完全解決上述結構之缺點。而 YSZ基板不但價錢較便宜、低介電耗損及穩定的化學特性，若以其來當作雙磊晶界面的基板，不但樣品壽命較長，保存起來也較方便。 此YBCO(780oC)/YBCO(660 oC)/YSZ及YBCO(780oC ) /YSZ結構係利用YBCO在YSZ上不同的成長溫度來控制a-b平面相對基板旋轉0o或45o。這是因為在660 oC時 YBCO(a~b~3.9埃)會直接成長在YSZ(a~b~5.139埃)，故YBCO a-b平面相對YSZ基板旋轉45o。在780 oC時

YBCO(a~b~3.9埃)與YSZ(a~b~5.139埃)之間會形成一BaCO3薄層(a~b~4.2埃)，故YBCO(a~b~3.9埃)不會直接成長在YSZ(a~b~5.139埃)，BaCO3薄層(a~b~4.2埃)已扮演緩衝層的角色，已抵消了YBCO與YSZ之間的晶格差異，所以YBCO a-b平面相對YSZ基板旋轉0o。 YBCO(780oC)/YBCO(660 oC)/YSZ及YBCO(780oC )/ YSZ的晶界面已成功地製作成約瑟芬接合元件，其電流(I)-電壓(V)行為顯示符合RSJ 模型，且JC可達105Amp/cm2，而IcRn也可達到幾個mV，此結果正是有

利於製作高溫超導量子干涉器件(SQUID)。