p型透明導(dǎo)電氧化物是半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的研究熱點之一。性能良好的p型透明導(dǎo)電氧化物薄膜是制備全透明光電器件的關(guān)鍵,如透明二極管、透明晶體管等。基于價帶化學(xué)修飾理論,首先被發(fā)現(xiàn)的銅鐵礦結(jié)構(gòu)的p型CuAlO₂是一個重大突破,因為它從本質(zhì)上弱化了氧化物中氧離子對空穴載流子的強局域化作用。然而,過低的電導(dǎo)率,使得CuAlO₂薄膜很難應(yīng)用到光電器件上。因此,如何提高電導(dǎo)率是實現(xiàn)CuAl O₂基全透明光電器件亟需解決的關(guān)鍵問題。摻雜是提高CuAl O₂的p型電導(dǎo)率的一種有效方法。到目前為止,已有大量和CuAl O₂摻雜有關(guān)的實驗報道,但CuAlO₂的電導(dǎo)率仍未超過20 S/cm。因為制備條件不同,CuAl O₂薄膜的晶體質(zhì)量也不一致,所以很難通過已有的實驗報道確定最適合對CuAl O₂進行摻雜的元素。而且,有些摻雜實驗報道的結(jié)果之間還存在相互矛盾之處,實驗結(jié)果的可靠性需要檢驗,這些問題若不解決對于后續(xù)的研究十分不利。近二十年來,得...

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 透明導(dǎo)電氧化物的研究背景
    1.2 價帶化學(xué)修飾理論
    1.3 CuAlO₂的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)
        1.3.1 CuAlO₂的晶體結(jié)構(gòu)
        1.3.2 CuAlO₂的電子結(jié)構(gòu)
    1.4 不同方法制備p型CuAlO₂薄膜的研究進展
        1.4.1 脈沖激光沉積
        1.4.2 濺射法
        1.4.3 化學(xué)氣相沉積
        1.4.4 納米晶旋涂
        1.4.5 溶膠凝膠法
    1.5 CuAlO₂薄膜目前存在的問題
        1.5.1 生長條件苛刻
        1.5.2 晶體質(zhì)量難以提高
        1.5.3 電導(dǎo)率和透光率提升存在競爭
    1.6 本論文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容
第2章 CuAlO₂薄膜的制備與表征方法
    2.1 薄膜樣品的制備方法
        2.1.1 制備方法的選擇
        2.1.2 磁控濺射設(shè)備
        2.1.3 磁控濺射原理
        2.1.4 熱退火設(shè)備
    2.2 薄膜樣品的表征方法
        2.2.1 晶體結(jié)構(gòu)分析
        2.2.2 形貌分析
        2.2.3 成分和元素價態(tài)分析
            2.2.3.1 X射線光電子能譜
            2.2.3.2 能量色散X射線光譜
        2.2.4 Raman光譜
        2.2.5 光學(xué)性能分析
            2.2.5.1 紫外-可見吸收光譜
            2.2.5.2 光致發(fā)光光譜
        2.2.6 電學(xué)性能分析
第3章 Na摻雜對CuAlO₂塊體電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗方法和理論模擬
        3.2.1 實驗制備過程
        3.2.2 計算模型與方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 實驗結(jié)果與分析
            3.3.1.1 結(jié)構(gòu)和物相分析
            3.3.1.2 組成成分和元素價態(tài)分析
            3.3.1.3 形貌分析
            3.3.1.4 光致發(fā)光分析
            3.3.1.5 電學(xué)性能分析
        3.3.2 第一性原理計算結(jié)果與分析
            3.3.2.1 電子結(jié)構(gòu)
            3.3.2.2 光學(xué)性質(zhì)
            3.3.2.3 電子態(tài)密度
    3.4 本章小結(jié)
第4章 堿土金屬和氮摻雜CuAlO₂的理論模擬
    4.1 引言
    4.2 第一性原理計算細節(jié)過程
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 缺陷的形成能
            4.3.1.1 缺陷形成能定義
            4.3.1.2 確定元素化學(xué)勢
            4.3.1.3 缺陷形成能結(jié)果分析
        4.3.2 晶體結(jié)構(gòu)
        4.3.3 電子結(jié)構(gòu)
        4.3.4 光學(xué)性質(zhì)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 Mg摻雜對CuAlO₂薄膜電學(xué)和光學(xué)性能的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗過程
        5.2.1 固相反應(yīng)合成CuAl_1-xMg_xO₂靶材
        5.2.2 磁控濺射法制備CuAl_1-xMg_xO₂薄膜
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 晶體結(jié)構(gòu)
        5.3.2 組成成分
        5.3.3 表面和截面形貌
        5.3.4 光學(xué)性質(zhì)
        5.3.5 電學(xué)性質(zhì)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 基于p型CuAlO₂的p-n異質(zhì)結(jié)
    6.1引言
    6.2 實驗過程
        6.2.1 CuAl_0.94Mg_0.06O₂/ZnO異質(zhì)結(jié)的制備
        6.2.2 Cu-Al-Mg-O/ZnO異質(zhì)結(jié)的制備
        6.2.3 ZnO/CuAl_0.94Mg_0.06O₂異質(zhì)結(jié)的制備
    6.3 實驗結(jié)果與討論
        6.3.1 晶體結(jié)構(gòu)
        6.3.2 光學(xué)性質(zhì)
        6.3.3 表面和截面形貌
        6.3.4 電學(xué)性質(zhì)
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
作者簡介
在學(xué)期間取得的科研成果
致謝



本文編號：4012805