p型CuAlO2作為一種新型半導(dǎo)體材料,在全透明器件上具有很好的應(yīng)用前景,然而,由于材料制備困難、電導(dǎo)率低、不同制備方法獲得的薄膜性能差異很大等因素導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制,因此,制備以及研究CuAlO2材料具有重要意義。本文以純度為99.9%的Cu2O、Al2O3和ZnO粉體為實(shí)驗(yàn)原料,通過固相燒結(jié)反應(yīng)法兩次煅燒成功制備了 Zn摻雜的CuAlO2靶材,并通過磁控濺射法在石英玻璃襯底上制備了 Zn摻雜的CuAlO2薄膜。使用XRD、SEM、Hall等表征方法對(duì)靶材及薄膜進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能表征。論文取得了以下研究成果:1、研究了不同濃度Zn摻雜對(duì)靶材結(jié)構(gòu)、表面形貌、電學(xué)特性以及磁性的影響。結(jié)果表明,Zn的摻雜不僅會(huì)導(dǎo)致CuAlO2靶材電阻率和晶粒增大,而且還會(huì)使靶材表現(xiàn)出明顯的磁性,且隨著摻雜濃度的增加其矯頑力值先減小后增大。當(dāng)摻雜濃度為10%時(shí),CuAlO2靶材矯頑力值達(dá)到最大為95.8 Oe。2、研究了不同氬氧比對(duì)制備的CuAlO2薄膜物相組成、表面形貌、光學(xué)以及電學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)氬氧比為40:10時(shí),薄膜結(jié)晶度較高,晶粒較大,薄膜質(zhì)量較好,適當(dāng)?shù)臍逖醣扔欣诒∧こ珊私Y(jié)晶。紫外... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

未摻雜CuAlO2靶材與Zn摻雜CuAlO2靶材實(shí)物，a:10%,b:7%,c:5%,d:3%Zn摻雜Fig.2-1CuAlO2targetmaterialofundopedadZn-dopedwitha:10%,b:7%,c:5%,d:3%,respectively

2CuAlO2靶材及薄膜的制備以及表征手段9也會(huì)進(jìn)一步與CuAl2O4反應(yīng)生成CuAlO2，當(dāng)退火溫度高于1100℃時(shí)，CuO會(huì)從固相混合物中分解和蒸發(fā)，但是退火過程中氧氣的存在會(huì)使得中間相CuAl2O4的生成。其可能發(fā)生的反應(yīng)過程如下所示：CuOOOCu22122（2-2）2322Cu2CuAlOOAlO（2-3）4232AlCuOOCuAlO（2-4）2242212OCuAlOOCuAlCuO（2-5）這些復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)使得純相的CuAlO2靶材難以制備。圖2-2CuAlO2靶材XRD圖譜Fig.2-2XRDpatternofundopedCuAlO2target2.2薄膜的制備2.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備CuAlO2薄膜的制備采用SY型500W射頻功率源磁控濺射儀。該濺射儀主要由濺射腔體以及控制系統(tǒng)組成。腔體內(nèi)置3個(gè)靶頭，最多可3個(gè)靶材同時(shí)共濺射。腔體內(nèi)可通入反應(yīng)氣體�？刂婆_(tái)可以設(shè)置儀器的真空度、襯底溫度、通入氣流流量和濺射功率等基本參數(shù)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖2-3所示。

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-3磁控濺射儀實(shí)物圖Fig.2-3Pictureofmagnetronsputteringinstrument磁控濺射的CuAlO2薄膜一般都是非晶，要形成性能良好的CuAlO2晶體，就要對(duì)薄膜進(jìn)行退火。本文對(duì)CuAlO2薄膜退火的儀器型號(hào)為OTF-1200X，該儀器配備了三通道流量控制器來控制其氣體流量的大小以確保退火氛圍，如圖2-4。我們選用了700℃、800℃和900℃三個(gè)退火溫度，并分別在氮?dú)狻⒖諝夥諊峦嘶�。薄膜退火的具體操作步驟為：1、打開退火艙，將需要退火的CuAlO2薄膜依次放入爐內(nèi)，關(guān)閉退火爐并打開機(jī)械泵將退火爐抽至真空狀態(tài)；2、在退火設(shè)備的溫度設(shè)置部分，設(shè)置三個(gè)溫區(qū)的退火溫度，分別為700℃、800℃、900℃；3、關(guān)閉機(jī)械泵和機(jī)械泵抽氣口的閥門，依次打開氮?dú)鈿馄块y門以及三通道氣流控制器的電源開關(guān)，打開截止閥和氬氣氣瓶的進(jìn)氣口閥門，在儀器屏幕上設(shè)置氣體流量參數(shù)；4、待到氬氣氣流充滿退火爐，打開機(jī)械泵以及加熱設(shè)備，開始三個(gè)溫區(qū)同時(shí)加熱；5、待退火自然冷卻至室溫，打開退火爐取出薄膜樣品。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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