本論文利用三源蒸鍍的方法來成長CuAlSe2薄膜。從穿透光譜得到能隙值為2.65ev，從X-ray繞射法確定薄膜為單一相，並發現提高基板溫度可以去除反應不完全的二次相。而薄膜導電型態為p-type，在室溫下電阻率由霍爾量測為0.15Ω-㎝。而針對CuAlSe2薄膜的穩定性與Al含量的關係發現，若試片中Cu/Al＜1時，會有氧的存在，造成薄膜容易氧化。
接下來我們在GaAs上磊晶成長CuAlSe2單晶薄膜，從實驗發現足夠的基板溫度(650℃)才能去除基板表面殘餘的氧化物，是影響磊晶成功與否的因素。而基板與磊晶層的晶格失配則是影響磊晶品質的因素。由PL光譜分析磊晶薄膜，可發現提高基板溫度可去除D-A躍遷，使所成長的薄膜呈現F-B躍遷型態。在Se氣氛下退火處理則可補足Se的量，使躍遷型態改變。
此外，為了發展Cd –free的緩衝層或是CuAlSe2 /CuInSe2串接式太陽電池與量子結構CuAlSe2/CuInSe2磊晶太陽電池，從CuAlSe2/CuInSe2的異質結構XRD圖中發現並無明顯擴散的發生，推測與Al的強鍵結有關，這與CuGaSe2/CuInSe2的異質結構會由於擴散而形成四元化合物大大不同。

none

總目錄
摘要………………………………………..………………..………….I
圖目錄…………………………………………………..……….….….IV
第一章、緒論………………………………………………………..…1
1.1 前言………………………………..…………………………...1
1.2 研究目的…………………………..………………………..….2
1.3 CuAlSe2薄膜介紹………………...………………..…………..3
第二章、實驗原理、步驟與分析儀器……..………………………….4
2.1 分子束蒸鍍原理.…………………..……….……………………4
2.2 實驗設備……………………………………..…………….…….4
2.3 實驗步驟...…………………………………..………….………..6 2.4 分析儀器……………………..…………...……..……….………7
2.4.1熱探針(Hot Probe)……….……………………..…………7
2.4.2四點探針(4 point probe)…………………………..………7
2.4.3 X-ray繞射儀……………..…………………………..……8
2.4.4 吸收光譜儀…………..…………………………………...8
2.4.5 掃描式電子顯微鏡.……..………………………………..9
2.4.6 rocking Curve…………..………………..………………...9
2.4.7 霍爾量測(Hall Measurement)…………..…..……………10
2.4.8 背向式Laue繞射照相…………………………………...11
2.4.9 光激光系統(photoluminescence)………………………...12
2.4.10 電子微探針分析(Electron Probe Microanalysis)………14
第三章、實驗結果與討論………………………………………..…….16
3.1 CuAlSe2多晶薄膜成長與分析…………………..………………16
3.1.1成長單一相的CuAlSe2多晶薄膜………….…………………16
3.1.1.1固定基板溫度，調整Cu/Al flux比…..…………………16
3.1.1.2固定Cu/Al flux比，調整基板溫度…………….............17
3.1.1.3 退火的影響……...………………………………………17
3.1.2 CuAlSe2多晶薄膜分析與穩定性討論………………….…....18
3.1.2.1 光性與電性的分析.………………………………….….18
3.1.2.2 表面形貌與剖面圖.…………………….………..….…..19
3.1.2.3 CuAlSe2薄膜穩定性之研究…..……………………...…19
3.2 CuAlSe2薄膜磊晶成長與分析………………………………….21
3.2.1 尋找磊晶成長CuAlSe2薄膜的條件………….………...…..21
3.2.2 CuAlSe2磊晶薄膜rocking Curve分析………..…………….22
3.2.3 CuAlSe2薄膜PL分析…………………………....……….….23
3.2.3.1 CuAlSe2多晶與磊晶薄膜PL分析………………….….24
3.2.3.2基板溫度對CuAlSe2磊晶薄膜的影響…………………25
3.2.3.3退火處理對CuAlSe2磊晶薄膜的影響…………………25
3.3 CuAlSe2/ CuInSe2 界面擴散現象之研究…………………..…..26
3.3.1 成長CuAlSe2/ CuInSe2 疊層的方法……………………...26
3.3.2 CuAlSe2/ CuInSe2 之XRD分析…………………………...27
3.3.3 CuAlSe2/ CuInSe2 之SEM剖面圖………………………...28
第四章、結論………………………………………………………….29
第五章、參考文獻……………………………………………………31

























圖目錄
圖1.薄膜太陽電池元件結構…..……..………….……….…..….……33
圖2.Cu2Se-Al2Se3 相圖…..……………………...……………..……..34
圖3. MBE裝置圖………..……………………...……………….…....35
圖4. Cu/Al flux=0.2，基板550℃成長之CuAlSe2 XRD圖….….….36
圖5. Cu/Al flux=0.5，基板550℃成長之CuAlSe2 XRD圖….……..36
圖6. Cu/Al flux=0.5，基板550℃成長之CuAlSe2 XRD圖……...…36
圖7. Cu/Al flux=0.5，基板600℃成長之CuAlSe2 XRD圖….……..37
圖8. Cu/Al flux=0.5，基板650℃成長之CuAlSe2 XRD圖…….…..37
圖9. Cu/Al flux=0.5，基板550℃成長之CuAlSe2退火處理前後XRD圖………….………………………………….…..……………….38
圖9. Cu/Al flux=1.0，基板550℃成長之CuAlSe2退火處理前後XRD圖………….……………………………….……..……………….38
圖11-1. CuAlSe2 穿透率與波長關係圖…………...….……….……..39
圖11-2. CuAlSe2 能隙圖………………………….…………………..39
圖12. 編號CAS0.5 SEM 表面形貌圖………….…………………...40
圖13. 編號CAS0.2 SEM 表面形貌圖……………….…..….………40
圖14. CuAlSe2成長一小時，從SEM圖測量膜厚…….……………41
圖15. Cu過量成長之CuAlSe2/ CuInSe2 XRD圖…….……………...42
圖16. 高溫成長之CuAlSe2/ CuInSe2 XRD圖………….……….…...42
圖17. CuAlSe2/ CuInSe2 SEM剖面圖…………………….…………..43
圖18. 基板溫度350℃開始成長(再升到710℃)之CuAlSe2 XRD圖.44
圖19. 基板溫度570℃開始成長(再升到730℃)之CuAlSe2 XRD圖………………………………………………………………45
圖20. 基板溫度570℃開始成長(再升到730℃)，再經退火處理
之CuAlSe2 XRD圖……………………………………………..45
圖21. 基板溫度630℃開始成長(再升到730℃)之CuAlSe2 XRD圖……..........................................................................................46
圖22. 基板溫度630℃開始成長(再升到760℃)之CuAlSe2 XRD圖………………………………………………………………..46
圖23. 光激光系統配置圖……………………………………………..47
圖24.電子束作用深度與加數電壓和密度的關係圖…………………48
圖25. 試片0107 Laue pattern…………………………………………49
圖26. 試片0117 Laue pattern…………………………………………49
圖27. 試片0313 Laue pattern…………………………………………49
圖28. 試片0107 rocking curve………………………………………..50
圖29. 試片0117 rocking curve………………………………………..50
圖30. 試片0104 PL光譜圖…………………………………………..51
圖31. 試片0107 PL光譜圖…………………………………………..52
圖32. 試片0107發光峰能量與激發光源能量關係圖………………52
圖33. 試片0117 PL光譜圖…………………………………………..53
圖34. 試片0313 PL光譜圖………………………………………….53
圖35. 試片0107退火60分鐘PL光譜圖…………………………..54

【1】 A.D. Katani and G. Morgaritondo , Phys. Rev. B. 28(1983) 1944.
【2】 F. Fenske , K. Klieforth , L. Elstner , B. Selle, Mat. Res. Soc. Proc. Vol.426(1996) 223.
【3】 J.C. Bernede , M. ZOAETER , S. Marsillac , N. Barreau , C. Ould El Moctar , K. Benchoulk , and A. Khelil , IEEE(2001)13-16.
【4】 L. Barkat , M. Morsli , C.Amory , S.Marsillac , A. Khelil , J.C. Bernede , C.El Moctar , Thin Solid Film 431-432(2003)99-104
【5】 B.V. Korzoun , L.A. Makovetskaya , V.A. Savchuk , V.A. Rubtsov , G.P. Popelnyuk , and A.P. Chernyakova , Electronic Materials,24,No.7(1995)
【6】 S. Chichibu , M. Shishikura , J. Ino and S. Matsumoto , J. Appl Phys. ,70,1648,1991.
【7】 K. Sugiyama , K. Mori , and H. Miyake , J. Crystal Growth,13,390,
1991.
【8】J.L. Shay and J.H. Wernick , “Ternary Chalcopyrite Semiconductor, Growth, Electronic Properties and Applications”(Pergamon, New York, 1975).
【9】Practical Technique for Microanalysis , JOEL(1998)
【10】 20.M. Bettini, Solid State Commun. 13(1973)599
【11】 B.Tell and J.L.Shay, Appl. Phys., 43 No.5 (1972)
【12】N.V. Joshi , Surf. Sci.,194,L105,1988.
【13】S. Marsillac , T.B. Wahiba , C. El Moctar , J.C. Bernede , A. Khelil ,Solar Energy Materials and Solar Cells ,71(2002)425-434.
【14】林建宏，CuGaSe2/ CuInSe2界面擴散現象之研究，國立中山大學材料科學研究所碩士論文，1999
【15】Sho Shirakta, Hiromasa Watanabe, Tomoaki Terasako, Shigehiro Isomura, Jpn.J. Appl Phys. 39(2000)196-197
【16】Y. Morita, T. Narusawa, Jpn.J. Appl Phys. 30(1991)L1238-L1240
【17】S.Niki, Y.Makita, A.Yama, A.Obara, O.Igarashi, S.Misawa, M.Kanai, H.Nakanishi, and Y.Taguchi,Solar Cells,35(1994)141
【18】Phil Won Yu, J.Appl.Phys. 47(1976)677
【19】E.Zacks and A.Halperin, Phys Rev.B6(1972)3072
【20】J.Gonzalez-Hermandez, E.Lopez-Cruz, D.D.Allred, and W.Allered, J.Vac.Sci. Technol, A8(1990)3255
【21】S.Chichibu, S.Shirakata, S.Isomura, Y.Harada, M.Uchida,
S.Matsumoto, and H.Higuchi, J.Appl.Phys. 77(1995)3
【22】S.Chichibu, S.Matsumoto, S.Shirakata, S.Isomura, H.Higuchi,
J.Appl.Phys. 74(1993)10