p型透明導(dǎo)電氧化物CuAlO2的摻雜研究.pdf

1、CuAlO2薄膜是1997年Kawazoe等人基于價帶化學(xué)修飾（CMVB）理論首次制備出的銅鐵礦結(jié)構(gòu)p型透明導(dǎo)電氧化物薄膜。自從CuAlO2薄膜被發(fā)現(xiàn)是一種p型透明導(dǎo)電氧化物，便引起了廣泛的關(guān)注。然而，制備性能良好的CuAlO2薄膜一直是一個難題，到目前為止，已經(jīng)研究了多種制備CuAlO2薄膜的方法，主要包括脈沖激光沉積(PLD)、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積等。
　　為了制備出性能優(yōu)良的CuAlO2薄膜，本文首先探索了高質(zhì)量的CuAl

2、O2陶瓷靶材的制備工藝。我們選用Cu2O、Al2O3、MgO以及CaO粉末作為原料，用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法合成了未摻雜及Mg、Ca摻雜的CuAl1-xMxO2（M=Mg、Ca，x=0、0.0025、0.005、0.01、0.015、0.02）陶瓷靶材，用XRD、SEM、四探針等測試手段對靶材結(jié)構(gòu)、形貌、電學(xué)性能進(jìn)行了表征和分析。XRD分析表明，未摻雜的CuAlO2陶瓷靶材所有的衍射峰均來自CuAlO2，Mg、Ca摻雜的CuAlO2陶瓷靶材的

3、主要衍射峰來自于CuAlO2，還有少量的CuO的峰。SEM分析表明，較高的燒結(jié)溫度更有利于CuAlO2陶瓷形成大的晶粒。四探針的測試結(jié)果表明，未摻雜的CuAlO2陶瓷的電導(dǎo)率已達(dá)到9.87×10-3S/cm，Mg、Ca摻雜的CuAlO2陶瓷的電導(dǎo)率隨著摻雜濃度的增加先增大后減小，在摻雜濃度為1％時達(dá)到了最大，最大值分別為2.34×10-2S/cm、2.016×10-2S/cm。
　　考慮到脈沖激光沉積的優(yōu)點，我們采用脈沖激光沉積的

4、方法用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法合成的CuAlO2陶瓷作為靶材在藍(lán)寶石襯底上制備出了CuAlO2薄膜。用XRD、SEM、紫外-可見光分光光度計、Keithley4200-SCS半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)對CuAlO2薄膜的相組成、表面和斷面形貌、光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征和分析。XRD分析表明，不同條件下制備的CuAlO2薄膜均為多晶結(jié)構(gòu)，主要衍射峰都來自CuAlO2。SEM分析表明，未摻雜的和摻雜的CuAlO2薄膜樣品都比較均勻致密，且與襯底結(jié)合很好