【摘要】：銅在自然界中儲量豐富,無毒,價格低廉,它有兩種主要的氧化相,分別是氧化銅(CuO)和氧化亞銅(Cu_2O);此外,銅還存在另一種氧化物,為三氧化四銅(Cu_4O_3),它是一種亞穩(wěn)態(tài)的化合物。這三種氧化物因優(yōu)異的光學和電學性能在太陽能電池、鋰電池及光催化等方面有良好的應用前景,是當前研究的熱點材料。本文采用射頻反應磁控濺射技術,高純銅靶(99.995%)作為濺射靶材,在氬氣和氧氣的混合氣氛下,沉積了銅氧化物薄膜。利用傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線衍射儀(XRD)、臺階儀和光纖光譜儀對制備的薄膜進行了表征。研究了氧氣流量、射頻功率、工作氣壓和沉積溫度對銅氧化物薄膜的組成、結構、沉積速率和光學性能的影響。主要研究結果如下:通過改變實驗參數(shù)(氧氣流量、射頻功率和工作氣壓)來調(diào)控銅氧原子比例,可以實現(xiàn)對單一相的CuO、Cu_2O和Cu_4O_3薄膜材料的制備;利用臺階儀測出樣品的膜厚,用膜厚除以沉積時間,得出制備樣品的沉積速率,發(fā)現(xiàn)Cu_2O和Cu_4O_3薄膜的沉積速率明顯高于CuO薄膜的沉積速率;過高的氧氣流量和沉積氣壓都會導致靶中毒的現(xiàn)象產(chǎn)生,使CuO薄膜的沉積速率明顯下降。CuO、Cu_2O和Cu_4O_3的光學性能表征的結果表明,三種銅氧化物(CuO、Cu_2O和Cu_4O_3)都為直接帶隙半導體。本文研究了沉積溫度對多晶氧化亞銅薄膜的影響。發(fā)現(xiàn)沉積溫度影響Cu_2O薄膜的擇優(yōu)取向:當溫度為室溫和150℃時,薄膜表現(xiàn)出(200)晶面擇優(yōu)生長,當在溫度為300℃時,薄膜以(111)晶面為擇優(yōu)取向;光學測試表明Cu_2O薄膜的光學帶隙與Cu_2O的擇優(yōu)取向有關,以(200)晶面為擇優(yōu)取向的Cu_2O薄膜,對應較低的光學帶隙(約1.97 eV);以(111)晶面為擇優(yōu)取向的Cu_2O薄膜,對應較高的光學帶隙(約2.23 eV)。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2

【參考文獻】

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本文編號：2780523