p-型過渡金屬氧化物的制備和物性研究.pdf

1、透明導電氧化物(TCO)作為平面顯示、太陽能電池、低輻射窗和有機光電器件的關鍵組成部分變得日益重要。當前的TCO工業(yè)主要由n-型的ITO和ZnO等材料所控制，然而，p-型TCO材料的缺乏限制了它們作為紫外-藍光領域器件的潛在應用。如何提高其透光性和電導率是p-型TCO材料研究的重點。自從Kawazoe等人報道了CuAlO2這種p-型透明導電氧化物以來，具有銅鐵礦結構的CuMO2系列材料(其中M為三價離子)重新喚起了研究人員的興趣。

2、 在本論文中，我們系統(tǒng)地研究了CuCr1-xNixO2(0≤x≤0.06)材料的結構和電學性質，并且結合X射線光電子能譜分析了未摻雜和摻雜樣品的輸運機制。同時我們也研究了Nd0.5Sr0.5Mn1-xCrxO3的電磁輸運和超聲聲速特性。 1.Ni-摻雜CuCrO2的結構性質CuCr1-xNixO2(0≤x≤0.06)系列樣品的晶體結構由X射線粉末衍射式樣確定，結果顯示樣品為具有銅鐵礦結構的單相多晶樣品。為了進一步研究Ni2+的

3、摻雜對體系結構造成的影響，我們進行了樣品的拉曼光譜研究。結果表明摻雜后雖然沒有引起整個晶體對稱性的明顯改變，但是，某些對稱振動模受到了影響。為了驗證摻雜前后樣品中載流子種類的不同，我們考察了x=0和x=0.06樣品的X射線光電子能譜譜圖。分析結果說明：對于x=0的樣品，Cu元素的價態(tài)為+1價；對于x=0.06的樣品，Cu元素的價態(tài)除了+1價外，還存在+2價。為了更好地理解樣品的透光性，我們還進行了CuCrO2的電子結構計算。 2

4、.Ni-摻雜CuCrO2的電學輸運性質我們對樣品在160-1000K溫區(qū)的導電率進行了測量，所有樣品在測量溫區(qū)的導電符合半導體導電行為。我們還對樣品的電導率-溫度曲線進行了分段擬合：對于x=0，0.02，0.04和0.06的樣品，發(fā)現(xiàn)在200-300K溫區(qū)，樣品的電導率可以用普通熱激發(fā)模型擬合，由擬合所得到的激活能分別為0.29，0.24，0.23和0.23eV；在560-870K溫區(qū)，樣品的電導率可以用小極化子躍遷模型擬合，由擬合所得

5、到的激活能分別為0.24，0.10，0.08和0.08eV。隨著Ni2+離子摻雜量的增加，樣品的電導率迅速提高。室溫下，x=0.06的電導率為0.047Scm-1，比未摻雜樣品的電導率(9.49×10-4Scm-1)提高了兩個數(shù)量級。熱電勢測量表明CuCr1-xNixO2(0≤x≤0.06)系列樣品都為p-型導電。 3.Nd0.5Sr0.5Mn1-xCrxO3的電阻、磁化率和超聲性質我們系統(tǒng)測試了Nd0.5Sr0.5Mn1-xC

6、rxO3(0≤x≤0.2)多晶樣品在低溫下的縱波超聲聲速、電阻和磁化率行為。電阻測量表明：隨著Cr3+離子的摻雜，體系的絕緣體-金屬轉變溫度向低溫方向移動，同時體系的電荷有序態(tài)消失，且樣品的電阻率逐漸變大。磁化率結果顯示體系的鐵磁轉變溫度也向低溫方向移動且飽和磁化強度逐漸減小。這些結果是由于Cr3+具有與Mn4+相同的電子構型，且Cr3+的介入弱化了體系的雙交換作用所造成的。對于x=0的樣品，隨著溫度從室溫逐漸下降，其超聲性質表現(xiàn)：樣品