碘化亞銅（CuI）作為無機銅基p型半導(dǎo)體材料,憑借其低成本和易制備等優(yōu)點,近年來引起了人們的普遍關(guān)注。CuI具有寬的光學(xué)直接帶隙、高的空穴遷移率和薄膜對可見光透明等優(yōu)點,因而在鈣鈦礦太陽能電池、半導(dǎo)體薄膜晶體管和發(fā)光二極管等光電子器件的制備與研發(fā)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。眾所周知,在壓力作用下半導(dǎo)體材料的晶體和能帶結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化,因此材料可能會表現(xiàn)出之前所不具有的新性質(zhì)與新現(xiàn)象�；诖�,本論文利用金剛石對頂砧裝置,對CuI進行了高壓原位的拉曼光譜、直流電阻率和霍爾效應(yīng)測量,系統(tǒng)地研究了0-30GPa壓力范圍內(nèi)CuI的電輸運性質(zhì),對電學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系進行了探討,并對材料導(dǎo)電性質(zhì)的變化從內(nèi)在機理上給出了解釋。研究結(jié)果如下:（1）通過高壓原位拉曼光譜測試發(fā)現(xiàn):壓力下TO橫光學(xué)模拉曼振動峰隨壓力的移動在1.6GPa附近出現(xiàn)第一個拐點,在5GPa處出現(xiàn)第二個拐點。并且在2.1GPa時,117.5cm^-1處出現(xiàn)了一個寬峰。結(jié)合高壓下X射線衍射結(jié)果,我們認為,這些拉曼振動峰的變化是由于壓致結(jié)構(gòu)相變所引起的。（2）通過高壓下原位直流電阻率測量,發(fā)現(xiàn)CuI在30GPa以內(nèi)的電阻率隨著... 

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CuI的三種結(jié)構(gòu)圖

第一章緒論6α-CuIβ-CuIγ-CuI圖1.1CuI的三種結(jié)構(gòu)圖1.2.3CuI的高壓研究背景CuI最早引起人們的關(guān)注源于1907年Bdeker在萊比錫大學(xué)所做的銅膜實驗。Bdeker通過蒸發(fā)金屬銅膜，然后在碘蒸氣中對銅膜進行了碘處理的方式制造出了電阻率低至4.5×10-2Ωcm，透明層厚度約200-300nm的CuI薄膜。因此，CuI是第一個被報道的在可見光范圍內(nèi)完全透明的半導(dǎo)體。后來CuI的霍爾效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)，但由于空穴的概念是在其后20年才被提出的，因此當時無法確認CuI屬于p型半導(dǎo)體。1986年A.Blacha等人使用金剛石對頂砧技術(shù)測量了包括CuI在內(nèi)的三種鹵族銅化物薄膜邊緣激發(fā)子的吸收光譜，將實驗測量結(jié)果與能帶結(jié)構(gòu)計算進行了比較，發(fā)現(xiàn)鹵族銅化物的菱形相和四方相的價帶受到銅的3d軌道與鹵族p軌道雜交的影響。研究認為邊緣激發(fā)子與配位場和自旋軌道分裂的價帶和軌道單重態(tài)導(dǎo)帶在k=0處的直接躍遷有關(guān)[26-28]。理論計算結(jié)果表明CuI的結(jié)構(gòu)能夠隨著壓力的增加從閃鋅礦相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嘣俎D(zhuǎn)變?yōu)檎幌啵庑蜗嘣诟邏合聞t具有機械不穩(wěn)定性。閃鋅礦相與四方相結(jié)構(gòu)的CuI屬于直接帶隙半導(dǎo)體，而正交相的CuI屬于金屬[29]。圖1.2為CuI的溫度-壓力相圖，我們可以看到當時關(guān)于CuI的高壓研究仍在10GPa以下，不考慮溫度參量的情況下，隨著壓力的增大，CuI共出現(xiàn)四種結(jié)構(gòu)，分別為：閃鋅礦結(jié)構(gòu)（CuI-III）、菱形相結(jié)構(gòu)（CuI-IV）、四方相結(jié)構(gòu)（CuI-V）和正交相（CuI-VIII）結(jié)構(gòu)[30]。

第一章緒論7圖1.2CuI的溫度-壓力相圖1994年S.Hull等人利用中子衍射技術(shù)研究了靜水壓對CuI結(jié)構(gòu)變化的影響。但該實驗的最大壓力只加到了10GPa，沒有觀察到CuI的巖鹽相結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，作者認為可能是由于壓力不夠?qū)е碌摹?995年M.Hofrnann與S.Hull等人通過角散X射線衍射實驗測量了CuI在40GPa的結(jié)構(gòu)特性，如圖1.3所示，并在17.3至18.2GPa壓力范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個前人沒有報道過的新相[31]。實驗結(jié)果表明室溫下CuI在0-1.63GPa壓力范圍內(nèi)為閃鋅礦結(jié)構(gòu)（CuI-III），在1.63GPa壓力處發(fā)生相變轉(zhuǎn)變?yōu)榱庑蜗啵–uI-IV），在壓力達到4.70GPa時由菱形相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较啵–uI-V）。當壓力升高至18.2GPa時CuI變?yōu)檎幌啵–uI-VIII），沒有觀察到在12GPa下有前人報道過的巖石相結(jié)構(gòu)。

【參考文獻】：
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