氧化釩光伏特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、氧化釩因具有受熱輻射后電阻變化的特性，是微測(cè)輻射熱計(jì)用的熱敏電阻的理想材料。此外，基于氧化釩光學(xué)帶隙橫跨可見(jiàn)與紅外雙波段（0.5 eV~2.24 eV）的理論，提出氧化釩薄膜可以作為光伏探測(cè)器光吸收層的想法。
　　通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體光學(xué)常數(shù)提取方法的總結(jié)，確定了氧化釩光學(xué)帶隙的測(cè)定方案。利用橢偏儀測(cè)量擬合氧化釩光學(xué)帶隙：Ⅰ,氧化釩層選用Relaxed-Lorentz模型進(jìn)行擬合，結(jié)合Tauc外推法得到氧化釩光學(xué)帶隙為0.1 eV；Ⅱ，氧

2、化釩層選用Tauc-Lorentz模型進(jìn)行擬合，得到兩個(gè)光學(xué)帶隙：一個(gè)是可見(jiàn)波段，1.9488 ev，解釋了氧化釩薄膜在可見(jiàn)波段有吸收這一現(xiàn)象；一個(gè)是紅外波段，0.1 ev，與Relaxed-Lorentz模型結(jié)合Tauc理論得到的光學(xué)帶隙相符。該結(jié)論為氧化釩薄膜應(yīng)用于光伏器件提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　為得到反常氧化釩薄膜，研究了退火溫度和退火時(shí)間對(duì)薄膜方阻值的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Ⅰ，隨著退火溫度的升高，氧化釩薄膜的方阻值呈現(xiàn)下降

3、趨勢(shì)。這是由于退火溫度的升高促進(jìn)了薄膜中晶粒間界處的缺陷消亡的程度，使得晶粒更加致密，從而導(dǎo)致薄膜方阻值下降。Ⅱ,隨著退火時(shí)間的升高，氧化釩薄膜的方阻值呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。這是由于氧化釩薄膜隨退火時(shí)間的增長(zhǎng)，氧化程度增強(qiáng)。釩氧化物隨著釩價(jià)態(tài)的升高，方阻值呈上升趨勢(shì)。
　　采用反應(yīng)磁控濺射方法在K9玻璃襯底上制備氧化釩薄膜并對(duì)其進(jìn)行特定條件的退火處理。室溫時(shí)，通過(guò)KEYTHLEY4200半導(dǎo)體特征測(cè)試系統(tǒng)，選用二端測(cè)試模型測(cè)得，300℃退

4、火180s的氧化釩薄膜在可見(jiàn)光照情況下呈現(xiàn)反常光伏效應(yīng)。利用X射線光電子能譜（XPS）對(duì)薄膜進(jìn)行分析，結(jié)果表明，光伏效應(yīng)氧化釩薄膜表層形成了一層以V5+為主，同時(shí)含有V4+的混合相氧化釩薄膜（VOX）活性層，該層體現(xiàn)出光伏效應(yīng)。通過(guò)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV1700測(cè)得該薄膜在可見(jiàn)光波段380 nm~1100 nm有明顯的光吸收，并利用“Dember”理論和場(chǎng)制表面電壓理論對(duì)其光生電壓的機(jī)制給出分析。
　　基于氧化釩在可見(jiàn)和紅外雙波段