本文關(guān)鍵詞：氧化亞銅的制備及其光電器件的制備

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【摘要】：Cu_2O具有2.1eV的直接帶隙,是一種優(yōu)良的p型半導(dǎo)體氧化物材料,可以應(yīng)用于場效應(yīng)晶體器件、光催化、光電轉(zhuǎn)換和探測。然而Cu_2O的缺陷對材料的光電性質(zhì)產(chǎn)生巨大的負面作用,因此如何制備高質(zhì)量的Cu_2O晶體,并且抑制器件制作過程中缺陷的產(chǎn)生是Cu_2O材料進一步走向應(yīng)用的制約因素。本論文通過研究熱氧化制備Cu_2O晶體的方法,揭示Cu_2O中缺陷對晶體結(jié)構(gòu)、光電性質(zhì)的影響。我們進一步探索Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)器件在光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用,揭示界面性質(zhì)對器件性能的影響,主要內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)通過高溫?zé)嵫趸ㄖ苽涑鼋Y(jié)晶性、透光性很好,帶隙寬度約為1.96eV,晶粒尺寸平均約為0.64cm2,霍爾遷移率為60-70cm2/Vs的晶體薄片。并且研究了熱氧化法制備的Cu_2O晶體生長條件對晶體結(jié)構(gòu)和晶體形貌的影響,以及對其光電性質(zhì)進行了系統(tǒng)的分析。(2)通過熱蒸發(fā)的方法制備了高純的Cu_2O薄膜,利用XPS分析了將薄膜沉積在Si表面分別進行甲基鈍化處理和氫化處理對Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)表面的影響。得出Si表面甲基化處理能夠抑制硅表面的氧化,對比兩種處理方法得出甲基鈍化處理Si表面可以提高Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)的光電性能獲得了穩(wěn)定性好的器件。并比較了將Cu_2O薄膜分別沉積在Si金字塔結(jié)構(gòu)和Si平面結(jié)構(gòu)兩種異質(zhì)結(jié)器件性能,優(yōu)化沉積薄膜厚度后效率可以達到6.02%。(3)通過射頻磁控濺射的薄膜制備工藝,控制氬氣和氧氣的流量以及濺射功率,對薄膜表面形貌、厚度等分析,優(yōu)化濺射的工藝參數(shù)獲得了光電性能優(yōu)良、單一相的Cu_2O薄膜材料。并通過對Si表面甲基鈍化處理抑制硅表面的氧化,和生長金字塔結(jié)構(gòu)有效的增加光吸收,由此來提高Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)的光電性能并獲得了較高的器件效率1.05%。
【關(guān)鍵詞】：晶體生長 光電特性 熱氧化 熱蒸發(fā) 射頻磁控濺射 Cu_2O薄膜 Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié) 器件性能
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.21;TN15
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 氧化亞銅基本特性9-10
• 1.2.1 氧化亞銅晶體結(jié)構(gòu)9
• 1.2.2 氧化亞銅的光電性質(zhì)9-10
• 1.3 氧化亞銅的應(yīng)用10-12
• 1.3.1 Cu_2O在太陽能電池中的應(yīng)用10-11
• 1.3.2 Cu_2O在其他領(lǐng)域的應(yīng)用11-12
• 1.4 氧化亞銅的制備方法12-16
• 1.4.1 高溫?zé)嵫趸?/span>12
• 1.4.2 熱蒸鍍法12-13
• 1.4.3 磁控濺射法13
• 1.4.4 分子束外延法13-14
• 1.4.5 電化學(xué)沉積法14
• 1.4.6 溶膠-凝膠法14-16
• 1.5 本文研究思路及實驗內(nèi)容16-17
• 第二章 氧化亞銅晶體材料制備表征17-28
• 2.1 前言17-18
• 2.2 熱氧化法制備Cu_2O晶體18-20
• 2.2.1 實驗儀器18
• 2.2.2 實驗試劑及材料18
• 2.2.3 實驗流程18-20
• 2.3 氧化亞銅晶體表征20-27
• 2.3.1 晶體結(jié)構(gòu)性能表征20-21
• 2.3.2 晶體材料的光學(xué)性能表征21-22
• 2.3.3 晶體表面形貌表征22-23
• 2.3.4 Cu_2O晶體霍爾效應(yīng)測試分析（Hall Effect）23-24
• 2.3.5 Cu_2O不同晶面的電學(xué)性質(zhì)測試24-25
• 2.3.6 開爾文探針力顯微鏡(KPFM)表征晶體材料表面電勢25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 熱蒸發(fā)法制備Cu_2O薄膜及Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)光電特性研究28-38
• 3.1 前言28-29
• 3.2 Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)器件制作29-32
• 3.2.1 實驗儀器29-30
• 3.2.2 實驗試劑及材料30
• 3.2.3 實驗流程30-32
• 3.3 Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)器件性能測試32-37
• 3.3.1 X射線光電子能譜對薄膜測試分析32-33
• 3.3.2 太陽能器件效率測試分析33-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 磁控濺射法制備Cu_2O薄膜及Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)光電特性研究38-46
• 4.1 前言38-39
• 4.2 實驗部分39-42
• 4.2.1 實驗儀器39
• 4.2.2 實驗材料39-40
• 4.2.3 實驗流程40-42
• 4.3 Cu_2O薄膜表征42-43
• 4.3.1 不同氧氣流量對Cu_2O薄膜結(jié)構(gòu)的影響42
• 4.3.2 不同氧氣流量對Cu_2O薄膜光學(xué)性能影響42-43
• 4.4 Si/Cu_2O異質(zhì)結(jié)器件性能測試表征43-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 總結(jié)和展望46-48
• 5.1 總結(jié)46-47
• 5.2 展望47-48
• 參考文獻48-52
• 碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文52-53
• 致謝53

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