【摘要】：氧化亞銅在光伏電池、光催化、隨機(jī)存儲(chǔ)器、薄膜晶體管等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。它在玻色愛因斯坦凝聚等理論研究中也起著非常重要的作用。目前的研究主要關(guān)注于其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用,氧化亞銅的原材料儲(chǔ)量豐富、無毒性以及低成本等優(yōu)點(diǎn)具有很大的優(yōu)勢(shì)。然而現(xiàn)在報(bào)道的最高轉(zhuǎn)換效率(6.1%)距離20%的理論極限還有很大差距。為了獲得高質(zhì)量、低電阻的氧化亞銅薄膜,很有必要對(duì)氧化亞銅薄膜的生長(zhǎng)行為開展系統(tǒng)的研究�；谀壳暗难芯楷F(xiàn)狀,本文中使用了射頻等離子體輔助分子束外延技術(shù),選擇氧化鎂和硅等立方晶系襯底,制備出氧化亞銅薄膜,并采用反射式高能電子衍射儀、X射線衍射儀、高分辨透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡、光致發(fā)光譜等測(cè)試方法研究了氧化亞銅薄膜的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)行為及光電特性。首先我們?cè)谘趸V(110)襯底上通過同質(zhì)外延引入小面化的{100}面,然后在小面化的氧化鎂(110)襯底上使用兩步法外延出單一價(jià)態(tài)、單一相的氧化亞銅(113)薄膜。我們對(duì)該薄膜復(fù)雜的反射式高能電子衍射圖樣進(jìn)行了仔細(xì)地分析,推斷出薄膜的取向關(guān)系以及180°旋轉(zhuǎn)疇的存在,并通過X射線衍射和高分辨透射電子顯微鏡的結(jié)果證實(shí)了這些結(jié)論。氧化亞銅(113)薄膜呈現(xiàn)連續(xù)、均勻的表面形貌,具有良好的電性,而這些特性可能是由于氧化亞銅與氧化鎂界面存在大量的失配位錯(cuò)釋放應(yīng)力而抑制島的形成所導(dǎo)致的。硅與氧化亞銅之間存在很大的失配,因此我們采用氧化鈹作為中間層和擴(kuò)散勢(shì)壘,阻擋銅向硅中的擴(kuò)散和反應(yīng)。我們研究了不同的生長(zhǎng)溫度對(duì)氧化亞銅緩沖層的影響,發(fā)現(xiàn)低溫會(huì)導(dǎo)致氧化亞銅多晶化,而高溫會(huì)使氧化鈹中間層發(fā)生相變從而使氧化亞銅向氧化銅轉(zhuǎn)變。于是我們采取雙緩沖層獲得了單一取向的氧化亞銅(111)薄膜。另外,我們?cè)诠枰r底上直接沉積銅膜并低溫氧化,結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)氧化亞銅的相。所有樣品中都出現(xiàn)了硅化銅,它可能是氧化亞銅薄膜中高空穴遷移率的起源。
[Abstract]:Cuprous oxide has broad application prospects in photovoltaic cells, photocatalysis, random access memory, thin film transistors and so on. It also plays an important role in the theoretical study of Bose-Einstein condensation. The current research focuses on the application of cuprous in solar cells. Cuprous oxide has many advantages, such as abundant raw materials, non-toxicity and low cost. However, the reported maximum conversion efficiency (6.1%) is still far from the theoretical limit of 20%. In order to obtain high quality and low resistance cuprous oxide thin films, it is necessary to study the growth behavior of cuprous oxide thin films. Based on the present research situation, copper oxide thin films were prepared on cubic crystal substrates such as magnesium oxide and silicon by radio frequency plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE) technique, and X-ray diffractometer was used. High resolution transmission electron microscope, atomic force microscope, scanning electron microscope and photoluminescence spectroscopy were used to study the growth kinetics and photoelectric properties of cuprous oxide thin films. First, we introduce the facet {100} surface on MgO (110) substrate by homoepitaxy, and then we use two-step method to epitaxial the single valence, single-phase cuprous oxide (113) film on the facet MgO (110) substrate. We have carefully analyzed the complex reflective high-energy electron diffraction patterns of the thin films and inferred the orientation relationship of the films and the existence of 180 擄rotational domains. These conclusions are confirmed by X-ray diffraction and high resolution transmission electron microscopy. Cuprous oxide (113) thin films exhibit continuous uniform surface morphology and good electrical properties which may be due to the existence of a large amount of mismatch dislocation release stress at the interface between cuprous oxide and magnesium oxide which inhibits the formation of islands. There is a great mismatch between silicon and cuprous oxide, so beryllium oxide is used as the intermediate layer and diffusion barrier to block the diffusion and reaction of copper into silicon. We have studied the effect of different growth temperature on cuprous oxide buffer layer. It is found that low temperature will lead to polycrystallization of cuprous oxide, while high temperature will make beryllium oxide interlayer phase transition to copper oxide transition. Therefore, a single orientation cuprous oxide (111) thin film was obtained by double buffer layer. In addition, copper films were deposited on silicon substrates and oxidized at low temperature, and no phase of cuprous oxide was found. Copper silicide appears in all samples, which may be the origin of high hole mobility in cuprous oxide films.
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN304.21

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳南展;;激光技術(shù)在測(cè)量薄膜光學(xué)參數(shù)中的應(yīng)用[J];光電子.激光;1984年03期

2 ;聲表面波器件和薄膜光學(xué)器件的制造工藝(一)[J];壓電與聲光;1977年01期

3 ;薄膜光學(xué)性質(zhì)的測(cè)定[J];激光與紅外;1977年02期

4 唐晉發(fā);;薄膜光學(xué)鍍層[J];激光與紅外;1983年09期

5 肖柳平;楊華軍;嚴(yán)一民;張海濤;劉小靜;;用薄膜光學(xué)理論研究布拉格光纖的傳輸特性[J];激光與紅外;2008年11期

6 尹樹百;;薄膜光學(xué)發(fā)展概況[J];光學(xué)工程;1978年04期

7 徐靜江,唐晉發(fā);極薄薄膜光學(xué)特性與微結(jié)構(gòu)的研究(Ⅱ)——微粒金屬膜光吸收及微結(jié)構(gòu)[J];激光與紅外;1990年05期

8 周明;周九林;;弱吸收薄膜光學(xué)參數(shù)的測(cè)量[J];兵器激光;1986年04期

9 岳楨干;;美國(guó)正在研制可提供地球全覆蓋實(shí)時(shí)影像的新型間諜衛(wèi)星[J];紅外;2012年01期

10 張?jiān)?周九林;;非均勻薄膜的一些基本性質(zhì)[J];兵器激光;1986年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 馬孜;肖琦;姚德武;;薄膜光學(xué)監(jiān)控信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理[A];2004年光學(xué)儀器研討會(huì)論文集[C];2004年

2 張為權(quán);;雙軸晶體薄膜光學(xué)隧道效應(yīng)[A];'99十一�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

3 何文彥;程鑫彬;馬彬;丁濤;葉曉雯;張錦龍;張艷云;焦宏飛;;界面連續(xù)性對(duì)薄膜節(jié)瘤損傷特性的影響研究[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

4 胡小鋒;薛亦渝;郭愛云;;離子輔助蒸發(fā)TixOy制備氧化鈦薄膜及特性[A];2005'全國(guó)真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 王賀權(quán);沈輝;巴德純;汪保衛(wèi);聞立時(shí);;溫度對(duì)直流反應(yīng)磁控濺射制備TiO2薄膜的光學(xué)性質(zhì)的影響[A];2005'全國(guó)真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

6 陳凱;崔明啟;鄭雷;趙屹東;;遺傳算法在軟X射線薄膜反射率多參數(shù)擬合中的應(yīng)用[A];第13屆全國(guó)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

7 尚林;趙君芙;張華;梁建;許并社;;不同摻雜元素對(duì)GaN薄膜影響的研究進(jìn)展[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 彭曉峰;宋力昕;樂軍;胡行方;;硅碳氮薄膜的納米硬度研究[A];第四屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

9 張海芳;杜丕一;翁文劍;韓高榮;;Fe~(3+)離子敏感Ge-Sb-Se-Fe(Ni)系薄膜的摻雜性能研究[A];中國(guó)真空學(xué)會(huì)第六屆全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2004年

10 魏?jiǎn)㈢?肖波;葉龍強(qiáng);江波;;Sol-Gel法制備納米二氧化鈦功能性薄膜[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第5分冊(cè)）[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者劉其丕 李曉飛;天津薄膜光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 馬蕾;Si基納米薄膜光伏材料的制備、結(jié)構(gòu)表征與光電特性[D];河北大學(xué);2014年

2 李萬俊;N-X共摻ZnO薄膜p型導(dǎo)電的形成機(jī)制與穩(wěn)定性研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 曾勇;ZnO薄膜光電性能調(diào)控技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

4 彭銀橋;硅碳氮薄膜的結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性研究[D];中南大學(xué);2013年

5 居勇峰;氧化鈦薄膜的制備、微結(jié)構(gòu)及特性研究[D];電子科技大學(xué);2012年

6 姜春竹;磁控共濺射制備無氫碳化鍺薄膜的結(jié)構(gòu)和性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

7 劉立華;硼碳氮薄膜的制備及性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2006年

8 楊偉鋒;鋁摻雜氧化鋅透明薄膜之制備及其在氮化鎵基發(fā)光二極管之應(yīng)用[D];廈門大學(xué);2008年

9 張鵬;空間薄膜反射鏡成形控制及實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

10 張學(xué)宇;氫化納米晶硅薄膜的制備及生長(zhǎng)機(jī)理研究[D];大連理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 閆偉超;α-NbZnSnO薄膜的制備與表征及其在薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

2 王新巧;LPCVD技術(shù)沉積的ZnO薄膜及其特性研究[D];河北大學(xué);2015年

3 熊玉寶;超親水TiO_2透明薄膜的制備及其光催化性能研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

4 柳林杰;Al、N摻雜ZnO薄膜的制備及其ZnO第一性原理計(jì)算[D];燕山大學(xué);2015年

5 崔麗;低溫溶劑熱法制備ZnO薄膜及性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

6 魏穎娜;基于非水解sol-gel法的還原氮化技術(shù)制備TiN薄膜[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

7 張帆;溫度相關(guān)的二氧化鈦及鋯鈦酸鉛薄膜的橢圓偏振光譜研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

8 張清清;能量過濾磁控濺射技術(shù)ITO薄膜的制備及性能優(yōu)化[D];鄭州大學(xué);2015年

9 冀亞欣;In_2S_3薄膜的磁控濺射法制備及性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

10 劉倩;Cu-Zn-Sn硫族化物薄膜吸收層的共濺射制備工藝及性能研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2235848