p型透明導電Cu-Al-O薄膜的制備與光電性能研究.pdf

1、CuAlO2(CAO)p型透明導電薄膜是1997年Kawazoe等人基于價帶化學修飾(CMVB)理論，首次制備出的銅鐵礦結構p型直接帶隙透明氧化物薄膜。它的成功開發(fā)為實現(xiàn)半導體全透明光電器件，如透明二極管、透明晶體管提供了可能性，也推動了傳統(tǒng)意義上透明導電氧化物(TCO)薄膜到透明氧化物半導體(TOS)薄膜的發(fā)展。CuAlO2已經(jīng)成為當前透明導電薄膜領域的研究熱點之一。 本文采用Cu靶和Al靶直流共濺射法制備出p型透明導電Cu-

2、Al-O薄膜，用原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)儀、四探針測量儀、紫外-可見分光光度計等測試手段對沉積的薄膜進行了表征和分析。研究了退火溫度、氧氬比和濺射功率對薄膜光電特性的影響。 XRD分析表明，制備的Cu-Al-O薄膜為多晶結構，適當?shù)耐嘶鹛幚砟苁蛊浣Y晶度提高。AFM表明，樣品表面較平整，粗糙度較小，且晶粒較致密。XPS分析表明：Cu元素主要是以+1價的形式存在；Al元素僅是以+3價的形式存在，與CAO中Cu，A

3、l價態(tài)吻合。 薄膜的電學性能分析結果表明，Cu-Al-O薄膜的電阻率受退火溫度、氧氬比和Al靶濺射功率的影響較大。隨著退火溫度和氧氬比的升高，電阻率減小。隨著Al靶濺射功率的增大，電阻率先減小后增大。 薄膜的光譜分析結果表明：薄膜樣品的可見光透過率可達72％，隨著氧氬比和Al靶濺射功率的增大，薄膜的透過率逐漸增大。計算結果顯示薄膜的光學帶隙在3.0-3.8 eV范圍內變化。 根據(jù)對Cu-Al-O薄膜的組織結構和光