發(fā)布時(shí)間：2020-06-16 13:29

【摘要】：透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料由于可以同時(shí)具有很高的電導(dǎo)率和從可見光到近紅外波段的透光性得到廣泛的應(yīng)用。近年來由于光伏器件和顯示屏等方面的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電氧化物材料已經(jīng)不能滿足需求。相比于傳統(tǒng)的TCO材料,CdO薄膜有更高的電導(dǎo)率(1×104S/cm)和遷移率(100cm~2/Vs),而且載流子濃度大于10~(21)/cm~3。但是CdO薄膜的本征帶隙只有2.2eV,這一特性嚴(yán)重限制了 CdO薄膜的在紫外波段的透光性。為了解決這個(gè)問題,可以將金屬元素?fù)诫s入CdO薄膜中,通過Burstein-Moss效應(yīng)來調(diào)整其帶隙的大小。我們首先通過射頻濺射法制備了 Y摻雜的CdO薄膜,并對(duì)不同Y摻雜濃度的薄膜性能以及快速退火對(duì)薄膜性能的影響進(jìn)行了研究。我們還制備了 In和Y共摻雜的CdO薄膜,對(duì)其性能和退火對(duì)共摻雜薄膜的影響進(jìn)行了研究。通過射頻濺射法制備的Y摻雜CdO薄膜都是立方巖鹽CdO相,Y在CdO晶格中取代Cd離子的位點(diǎn),提供一個(gè)自由電子給導(dǎo)帶,使薄膜的載流子濃度上升。薄膜在可見光及近紅外區(qū)域的平均透過率在75%-95%,摻雜濃度9%的薄膜光學(xué)帶隙3.09eV,本征帶隙增加了 0.4eV。9%摻雜的薄膜載流子濃度下降是由于Y有原子態(tài)Y和Y3+兩種存在形式,薄膜遷移率快速下降主要是Y的局域d態(tài)與CdO的導(dǎo)帶之間的反鍵相互作用所導(dǎo)致。退火后載流子濃度快速增加,電阻率降低。1.4%摻雜的薄膜在500℃退火后,有122cm~2/Ns的高遷移率和1.5×10~(-4)Ω·cm的低電阻率。在退火過程中薄膜平均晶粒尺寸增大,減少了晶粒邊界的散射,薄膜遷移率增加。In和Y的共摻雜能有效地提高薄膜的載流子濃度至10~(21)/cm~3,同時(shí)電阻率在10~(-4)Ω·cm。In_2O_3靶濺射功率10W時(shí),薄膜載流子濃度n～8.66×10220/cm~3,遷移率 μ～52.3cm~2/Vs,電阻率 ρ～1.36×10~(-4)·cm,500℃退火后,載流子濃度～10~(21)/cm~3,遷移率、電導(dǎo)率也略微上升。Y的摻雜能有效地提高CdO薄膜的性能和光學(xué)帶隙,摻雜濃度2.4%的CYO薄膜在退火溫度500℃時(shí)退火一分鐘,其載流子濃度n～6.3×10~(20)/cm~3,遷移率μ～75cm~2/Vs,電阻率ρ～1.3×10~(-4)·cm,這可以與商業(yè)用的透明導(dǎo)電氧化物材料ITO的導(dǎo)電性相媲美。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.2;TQ132.44
【圖文】：

在巖鹽氧化物中，例如氧化鎘（ＣｄＯ），陽離子插入位點(diǎn)也可以作逡逑為施主１９］。逡逑圖１．１［１（）］介紹了工業(yè)相關(guān)的透明導(dǎo)電氧化物電阻率的歷史概況。改進(jìn)了這些逡逑材料的摻雜和生長參數(shù)之后，電阻率下降了很多，但只有近幾年才有研宄電阻逡逑率低于１０＿５Ｑ＿ｃｍ，故而對(duì)氧化鎘進(jìn)行摻雜得到了廣泛的關(guān)注［Ｕ＿Ｍ，５］。逡逑１０２邋ｐ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邋：逡逑＂邋Ｄｏｐｅｄ邋Ｓｎ０２邐■逡逑廣邐■邐Ｄｏｐｅｄ邋ＺｎＯ逡逑－１０＂３邋ｒｎＤ邋ｚ邋％邋ｉ逡逑￡邐：邐Ａ邋Ｄ邋＊＞邋□邋？ｍｅｎ邋ｇｎ邋＾邐；逡逑ｆ邋：；邋４＃４邐Ａ邐：逡逑Ｉｉ0－４ｒ邋／邐ｉ逡逑■邋Ｄｏｐｅｄ邋ｌｎ２０３邐？邋？邐■逡逑－邋Ｋ邋２邋３邐Ｄｏｐｅｄ邋ＣｄＯ邋＾逡逑？邋？；逡逑ｉ0５邋Ｌ邐１邐１邐１邐１—逡逑１９７０邐１９８０邐１９９０邐２０００邐２０１０逡逑Ｙｅａｒ逡逑圖１．１邋１９７０年至今透明導(dǎo)電氧化物的電阻率變化［５＿邋ｌｌＭｆｌ逡逑對(duì)透明導(dǎo)電氧化物摻雜的方法就是替換陽離子或者陰離子。摻雜進(jìn)去的替逡逑換離子可以使電導(dǎo)率提升好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，如鋁在氧化鋅中，錫在氧化銦中，但逡逑由于典型的透明導(dǎo)電氧化物的電子遷移率很低（ＡＺＯ，ＩＴＯ？５０邋ｃｍ２／Ｖｓ），通常逡逑需要重?fù)诫s。載流子濃度需要達(dá)到１０２ｌｃｍ＇３的量級(jí)來滿足電阻率１０＿４N希悖懟鋇膩義弦�。栽嵾掺遭櫘戚^攏緇钚院芨擼菊韉閎畢菔侵饕氖芴�，层^チ瞬迦脲義轄サ睦胱櫻拗屏嗽亓髯優(yōu)ǘ鵲淖畬籩�。这隔櫺为租傉君f送該韉嫉繆躉義銜锏牟粼酉�。諒T┎鉤ト畢縈捎詰繢朐又噬⑸浠嶠檔妥艿那ㄒ坡

本文編號(hào)：2716110