preparation and device applications of cualo_2 and alo_x thin films

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2、学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论义不含其他个人或集体已经发表或撰写过的硏巧成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材解。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中（＾明确方式标明。本人承担本’．声明的法律责任。ｔ论文作者签名：曰期：ｊＩ如＇会苏州大学学位论文使用授权声明本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定，艮Ｐ：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸一质论文的內容相致。苏州大学有权向国家图书馆、

3、中国社科院文献（、信息情报中也、中国科学技术信息研电出）究所含万方数据子版化中国学（光盘版）电子杂志社送交本学位论文的复和电子术期刊印件文档，允许论文被査阅，可采用影巧、缩印或其他复制手段阅和借Ｗ＾将学位论文的全部或部分保存和汇编学位论文，可１＾内容编入有关数据库进行检。索涉密论文口后适。本学位论义属年月解密用本规定方＿非涉密论文Ａ２Ｊ４论文作者签名：：日期心心ｆＣ名导师签名：４日期；Ｗ种ＪPreparationandDeviceApplicationsofCuAlO2andAlOxThinFilms中

4、文摘要中文摘要本论文提出了一种制备CuAlO2陶瓷材料的新方法，即在无需溶剂的条件下，利用仲丁醇铝和二价醋酸铜直接反应制备目标产物CuAlO2材料。通过傅里叶变换-1红外光谱中1738cm峰值与峰强的对比分析，确认这种材料制备方法能同时使副产物酯得到有效去除。通过X射线光电子能谱的对比研究，发现反应物单体存在单一的Al-O键和Cu-O键，而产物中O1s、Al2p、Cu2p3/2、Cu2p1/2芯能级的化学位移以及Cu-O卫星峰的消失，则证明了Cu-O-Al混合金属氧化物键的形成。我们利用热重分析法、热差分析法、逸出气体分析法以及X射线衍射分析法，对这种材料制

5、备方法的反应机制进行了深入探讨，发现在空气中900℃条件下进行退火，我们可以得到纯相CuAlO2铜铁矿结构。同时利用电阻率和霍尔效应的变温测试证实了该陶瓷材料本身的P型半导体特性。在上述的材料制备基础上，我们进一步将所制得的陶瓷材料压制成溅射靶材，并通过射频磁控溅射沉积技术，成功地在钠钙玻璃基片上制备了非晶双极性Cu-Al-O薄膜。该溅射薄膜的均一性和单相性可分别通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析来进行检验。通过调控材料中金属的化学组分比例，即可达到控制多数载流子类型的目的。在制备过程中通过引入金属铜或金属铝，同时调节氩气/氧气的比例，即可获得富铜或富铝的薄

6、膜。富铝薄膜的N型特性可从负的霍尔系数和正的莫特-肖特基斜率表征而得到证实；富铜薄膜的P型特性可从正的霍尔系数和负的莫特-肖特基斜率表征而得到证实。基于P、N型薄膜所形成的半导体同质结具有良好的整流性和光伏特性。为了验证这一点，我们制备了简单的光伏器件，2获得0.33V的开路电压、8.00mA/cm的短路电流密度和0.30的填充因子，并实现了0.79%的光电转换效率。进一步，为发掘该非晶CuAlO2薄膜在钙钛矿型太阳能电池中的应用潜力，我们制备了采用非晶CuAlO2薄膜作为缓冲层的具有倒置结构的平面异质结有机/无机铅混合卤化物（CH3NH3PbI3-xClx

7、）钙钛矿型太阳能电池。将非晶CuAlO2薄膜用作ITO电极与PEDOT:PSS之间的空穴缓冲层，可使钙钛矿型太阳能电池获得0.88VI中文摘要PreparationandDeviceApplicationsofCuAlO2andAlOxThinFilms2的开路电压，21.98mA/cm的短路电流密度和0.75的填充因子，并实现了14.52%的能量转换效率。该种器件的性能，包括器件的工作稳定性，都得到了很好的改善。此外，我们还把在较低温度下利用溶胶凝胶法所制备的具有高介电常数的AlOx薄膜应用于有机场效应晶体管的研究。具体说来，我们将最高加工温度仅为150℃

8、的AlOx薄膜用作并五苯基场效应晶体管中SiO2栅极