發(fā)布時(shí)間：2017-08-18 18:38

  本文關(guān)鍵詞：銅鐵礦型紅外透明導(dǎo)電膜的制備與光電性能研究

  更多相關(guān)文章： 透明導(dǎo)電膜 摻雜 薄膜制備 光電性能 穩(wěn)定性

【摘要】：透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜材料的研究與應(yīng)用由來(lái)已久,但是大多數(shù)被廣泛應(yīng)用的薄膜材料都是N型材料,對(duì)于P型薄膜材料的研究還不成熟。銅鐵礦結(jié)構(gòu)的三元氧化物材料(如CuAlO_2)被發(fā)現(xiàn)以來(lái),得到了較高的重視。它是一種P型半導(dǎo)體材料,有一定透過(guò)率和電導(dǎo)率。但是目前大多數(shù)對(duì)該薄膜材料的透過(guò)率研究都局限于可見(jiàn)光波段,并且該材料電導(dǎo)率也不理想。若是能夠通過(guò)摻雜等手段對(duì)其進(jìn)行性能改善,提高這種材料的光電性能,就可以將它廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)和生活生產(chǎn)等方面,并能極大促進(jìn)透明氧化物半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展,具有非常重要的意義。本課題來(lái)源:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,項(xiàng)目名稱(chēng):銅鐵礦結(jié)構(gòu)CuXO2紅外透明導(dǎo)電薄膜的光電性能和擇優(yōu)取向制備研究,項(xiàng)目編號(hào):NO.11404129。該項(xiàng)目要求薄膜性能指標(biāo):紅外透過(guò)率大于80%,電導(dǎo)率大于2 S/cm。本文針對(duì)項(xiàng)目要求,做了如下工作:1.采用溶膠凝膠法,在石英襯底上分別制備Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)離子摻雜的CuAlO_2和CuCrO_2薄膜,并改變制備過(guò)程中元素?fù)诫s濃度。從薄膜晶體結(jié)構(gòu)、元素價(jià)態(tài)、形貌結(jié)構(gòu)、透過(guò)率、電導(dǎo)率等方面討論各薄膜樣品組的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用該方法成功制備出了銅鐵礦結(jié)構(gòu)的CuAlO_2和CuCrO_2薄膜,經(jīng)過(guò)摻雜后的薄膜在透過(guò)率和電導(dǎo)率方面有不同程度的提升。其中摻雜7%Fe~(3+)離子的CuAlO_2薄膜在近紅外區(qū)的透過(guò)率達(dá)到87%;摻雜5%Zn~(2+)離子的CuCrO_2薄膜電導(dǎo)率達(dá)到3.88S/cm。2.采用磁控濺射法,以Cu靶和Al靶為濺射源,在藍(lán)寶石襯底上沉積薄膜。改變制備過(guò)程中的濺射功率,濺射時(shí)間,濺射氣氛。將濺射后的薄膜分別經(jīng)過(guò)空氣和氮?dú)馔嘶?最終得到CuAlO_2。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn),得到最佳濺射條件為:濺射功率Cu:40w,Al:160w,濺射時(shí)間20min,純氬氣環(huán)境。該條件下能夠得到純相CuAlO_2薄膜,薄膜厚度為116nm,表面粗糙度均方根為11.7nm。和溶膠凝膠法相比,磁控濺射法制備的薄膜表面形貌有顯著改善,該方法制備的薄膜在紅外波段透過(guò)率達(dá)到83%。3.改變放置時(shí)間、溫度、濕度等環(huán)境因素,觀測(cè)CuAlO_2薄膜形貌穩(wěn)定性情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:放置時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)薄膜形貌結(jié)構(gòu)影響較小;溫度和濕度的提升會(huì)使薄膜表面形貌發(fā)生缺陷,濕度越大或者溫度越高,對(duì)薄膜造成的缺陷越大。
【關(guān)鍵詞】：透明導(dǎo)電膜 摻雜 薄膜制備 光電性能 穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 透明導(dǎo)電氧化物薄膜研究背景和意義11-12
• 1.2 銅鐵礦型氧化物晶體結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3 銅鐵礦型紅外透明導(dǎo)電膜研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 銅鐵礦型紅外透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用20-21
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)21-23
• 第二章 銅鐵礦型紅外透明導(dǎo)電膜的制備與表征方法23-29
• 2.1 薄膜制備方法23-24
• 2.2 薄膜晶體結(jié)構(gòu)表征方法24-26
• 2.3 薄膜形貌表征方法26-27
• 2.4 薄膜透過(guò)率表征方法27-28
• 2.5 薄膜電學(xué)性能表征方法28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 不同元素?fù)诫s的CuAlO_2薄膜性能29-48
• 3.1 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuAlO_2薄膜晶體結(jié)構(gòu)31-33
• 3.2 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuAlO_2薄膜價(jià)態(tài)分析33-35
• 3.3 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuAlO_2薄膜形貌結(jié)構(gòu)35-39
• 3.4 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuAlO_2薄膜晶格常數(shù)39-40
• 3.5 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuAlO_2薄膜透過(guò)率40-42
• 3.6 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuAlO_2薄膜電導(dǎo)率42-46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 第四章 不同元素?fù)诫s的CuCrO_2薄膜性能48-64
• 4.1 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuCrO_2薄膜晶體結(jié)構(gòu)48-50
• 4.2 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuCrO_2薄膜價(jià)態(tài)分析50-52
• 4.3 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuCrO_2薄膜形貌結(jié)構(gòu)52-56
• 4.4 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuCrO_2薄膜晶格常數(shù)56-57
• 4.5 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuCrO_2薄膜透過(guò)率57-59
• 4.6 Ca~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)摻雜CuCrO_2薄膜電導(dǎo)率59-62
• 4.7 本章小結(jié)62-64
• 第五章 薄膜形貌改善與優(yōu)化64-77
• 5.1 磁控濺射法制備薄膜64-67
• 5.2 不同濺射功率下薄膜的成分與形貌67-69
• 5.3 不同濺射時(shí)間下薄膜的成分與形貌69-71
• 5.4 不同濺射氣氛下薄膜的成分與形貌71-74
• 5.5 薄膜透過(guò)率分析74-76
• 5.6 本章小結(jié)76-77
• 第六章 薄膜形貌穩(wěn)定性初步研究77-83
• 6.1 時(shí)間對(duì)薄膜形貌穩(wěn)定性影響77-78
• 6.2 溫度對(duì)薄膜形貌穩(wěn)定性影響78-80
• 6.3 濕度對(duì)薄膜形貌穩(wěn)定性影響80-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 第七章 總結(jié)與展望83-85
• 7.1 總結(jié)83-84
• 7.2 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果91-92
• 致謝92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：696179