CuCrO2薄膜的制備與性質(zhì)研究.pdf

1、寬禁帶n型與p型導(dǎo)電氧化物半導(dǎo)體即透明導(dǎo)電氧化物(TCO)已廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的窗口層、平板顯示器、低輻射窗、觸摸屏、飛機(jī)和冰箱的除霜窗口、氣體傳感器、抗靜電涂料等領(lǐng)域。到目前為止，大多數(shù)的TCO材料均為n型，而對(duì)p型的報(bào)道很少。1997年Kawazoe等第一次報(bào)道了關(guān)于銅鐵礦結(jié)構(gòu)的CuAlO2薄膜為p-TCO，由此掀起了對(duì)銅鐵礦結(jié)構(gòu)材料的關(guān)注，Tate等報(bào)道的CuCrO2通過在Cr位摻雜5％的Mg將電導(dǎo)率提高到220Scm-1，但是

2、它的可見光透過率只有40％左右。目前Mg摻雜的CuCrO2薄膜的光電性能都得到了廣泛的提高，在此基礎(chǔ)上透明的p-n結(jié)也有相繼的報(bào)道，如：CuAlO2/ZnO，CuYO2/i-ZnO/ITO及p-CuCrO2：Mg/n-ZnO等。
　　 本文采用化學(xué)溶液法(CSD)成功制備了單相的CuCrO2多晶塊體，通過比較實(shí)驗(yàn)的形貌結(jié)果可以看出CuCrO2多晶塊體具有明顯的層狀生長(zhǎng)的特性。適量的Mg摻雜有效的降低了多晶塊體材料的結(jié)晶溫度，結(jié)晶

3、的溫度得到改善，為制備低溫生長(zhǎng)薄膜打下實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在經(jīng)過相同溫度條件的處理后，通過比較樣品的形貌特征可以看出，隨著Mg摻雜濃度的增加，塊體材料的結(jié)晶度退化，顆粒變得細(xì)小。并通過化學(xué)溶液法在單晶氧化鋁襯底上成功制備了不同Mg摻雜濃度的CuCrO2薄膜。通過改變溫度參數(shù)制備了c軸高度擇優(yōu)取向的CuCrO2薄膜，并分析了Mg摻雜濃度對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌及光電性能的影響。較高透明度(70％)的Mg摻雜CuCrO2薄膜顯示為p型導(dǎo)電和半導(dǎo)體的電輸運(yùn)行

4、為特征。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，當(dāng)摻雜5％Mg時(shí)薄膜的電阻率最低達(dá)到7.34Ω·cm，直接帶隙大約為3.11eV。并通過建立多晶薄膜的晶界散射的導(dǎo)電機(jī)制，解釋了薄膜電阻率變化的特點(diǎn)。
　　 為制備性能優(yōu)良的薄膜，本文還探索了用脈沖激光沉積法(PLD)在Si(111)、氧化鋁、ITO/glass、石英及普通玻璃等不同襯底上生長(zhǎng)CuCrO2薄膜，并研究了不同襯底所誘導(dǎo)的應(yīng)變對(duì)CuCrO2結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。當(dāng)不同的襯底所產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)龃髸r(shí)，薄