ZnS是一种性能优越的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带直接带隙半导体材料,具有优良的光电特性,因此在平板显示,薄膜光电器件,光电探测器,传感器,激光器等方面有着非常广泛的应用。由于ZnS的电子亲和势为3.9eV以及禁带宽度室温下为3.74eV,使得该材料能够透过几乎所有太阳光谱波段,因而在理论上更适合替代CdS薄膜作为CdTe或CGIS薄膜太阳电池的缓冲层或窗口材料。此外,ZnS薄膜的晶格结构对于光电器件的物理性能也起着至关重要的作用,这是因为半导体异质结的形成需要两种材料间较低的晶格失配率,因而只有晶格常数相近的半导体材料所制成的异质结才能具备优良的性能。由于ZnS在常温下更稳定的结构是立方相结构,而ZnS的立方相向六方相结构转变的相变温度为1020℃。要在如此高的温度下才能制备获得六方相的ZnS薄膜,这必然会导致生产成本的增加。因此,为了降低生产成本,开发在低温下制备六方相ZnS薄膜的工艺方法具有重要意义。本文采用脉冲激光沉积方法(PLD)对ZnS薄膜的沉积条件进行探索,并在低温下成功制备出了六方相ZnS薄膜,同时还制备出了晶格失配率较低的六方相ZnS/CdS多层异质结薄膜。并对其进行形貌、结构表征和光学性能的分析。具体内容如下：1.通过一种简单的常压固相烧结法在不同条件下成功制备了ZnS靶材,并且研究了它的结构相变和发光特性。我们观察到了样品的晶格结构从闪锌矿结构到纤锌矿结构转变的现象。烧结温度低于900℃时,ZnS靶材呈闪锌矿结构；烧结温度高于1100℃时,ZnS靶材呈纤锌矿结构。实验发现,烧结温度与烧结时间均对ZnS靶材的结晶质量产生很大影响。通过实验探索获知,烧结温度为1100℃,烧结时间为100min时获得的ZnS靶材结晶质量最好,致密性完好,相对密度达到了94%以上,且锌硫比接近1：1。此外,激发波长为325nm的常温光致发光谱对样品进行测试观察到四个发光峰,分别位于-342、-407、-480和～525nm。通过分析得到,-342nm附近的峰是近带边峰,-407nm的峰位S空位缺陷到价带的跃迁,-480nm的峰为导带到锌空位的跃迁,在靶材中首次观察到的～525nm的峰,该峰为硫空位到表面态之间的跃迁产生的发光峰。2.通过PLD沉积技术分别在镀金和未镀金的蓝宝石(sapphire)衬底上成功地制备了ZnS薄膜。我们发现衬底温度和Au的催化作用对于ZnS薄膜晶体的生长有着重要的影响。我们通过调节衬底温度以及预先在蓝宝石衬底上沉积一层Au薄层的方法获得了可控生长不同结构晶相的ZnS薄膜。SEM形貌图证实了镀金衬底上的ZnS薄膜具有更平整的表面和更少的缺陷。PL光谱揭示了两个发光带,分别位于405nm和～520nm。3.通过PLD沉积方法成功了在镀金和未镀金的硅(Si)衬底上沉积了ZnS薄膜。对比发现,在镀金的Si衬底上制备的ZnS薄膜具有均匀平整的表面且呈现单一的六方纤锌矿结构,其表面粗糙度约为13.28nm；反之,在未镀金的Si衬底上制备的ZnS薄膜出现闪锌矿和纤锌矿两相共存的现象,且其表面粗糙度也较大,约为17.14nm。而经退火处理后,样品的晶粒尺寸显著减小,表面粗糙度明显降低,结晶质量也显著改善。在进一步对样品PL谱进行高斯拟合分析,发现了四个发光峰,分别位于405,480,525和588nm,前面三个发光峰的来源与靶材一样,而588nm的黄光峰是由于样品表面的缺陷态引起的。4.利用PLD方法成功地实现了在低温下(100℃)生长六方相ZnS/(CdS/ZnS)n (n=2,4,8)多层异质结薄膜。在我们所制备的多层异质结薄膜中,ZnS/CdS之间的晶格失配率仅为-3.0%。FESEM测试结果显示了致密、平整的ZnS/CdS界面层,且几乎没有相互扩散现象的出现。另外,样品的透光率在可见光范围内均达到了85%以上。通过对样品的拉曼光谱测量,观察到了CdS的一阶和二阶纵光学声子(1LO和2LO)以及ZnS的多声子过程,揭示了高质量结晶的多层异质结薄膜。室温下的PL光谱显示了两个发光峰,分别位于蓝光(～405nm)和绿光(～504nm)波长范围内,且其峰强随薄膜层数增加而增强。此外,变温PL光谱测试结果验证了很强的绿光峰来自于CdS的近带边发射峰。