p型透明导电氧化物CuAlO2薄膜的制备与性能研究

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1、兰州大学博士学位论文p型透明导电氧化物CuAlO<,2>薄膜的制备与性能研究姓名：兰伟申请学位级别：博士专业：凝聚态物理指导教师：王印月;严辉20070501兰州夫学理学博I。学1吐论文同时，对CuAl02薄膜的结构也造成了一定程度的影响。通过使用XRD、Rflmfln和AFM等手段详细研究了不同氧分压CuAl02薄膜在经退火处理之后的结构和微结构变化。发现20％氧分压CmAl02薄膜表现出了最佳的结构特性。由于富氧原子处入CuAl02品格间隙位加剧了沿c轴方向负热膨胀行为而造成较大的内应力，薄膜在释放内应力的同时导致薄膜表面出现一些微观空洞，而且随着

2、氧分压的增加微观空洞逐渐增多变大变深，最终在60％氧分压时致使薄膜成为非晶态。4．实现了n型低阻si衬底上制备P型CuAl02薄膜而构成的突变异质结。在Ag／Si／Ag和Ag／CuAl02／Ag0量I-V特性均显示线形变化的基础上，检测发现p-CuAl02／n—Si异质结具有较好的整流特性，开启电压为0．5V左右。由于Si的载流子浓度高／±ICuAl023~4个数量级，按照P．rl+单边突变结理论对该异质结进行了计算拟合，发现界面态效应和串联电阻效应是影响该异质结整流特性的重要因素，并且拟合得到串联电阻为13Q。5．鉴于N元素在P型TCO薄膜中所起到的

3、受主杂质作用，采用半导体掺杂技术成功实现了对CuAl02薄膜的受主N掺杂。以N20气体为N源，按不同流量比混入溅射气体中制备N掺杂CuAl02薄膜。AES检测发现CuAl02薄膜中Cu、AI原子比符合化学计量比，当N20流量比为15％时，薄膜中的N原子含量基本饱和，达到CuAl02化学计量比中O原子的5．9at．％左右。N掺杂CuAl02薄膜的最小电阻率为100cm，最大载流子浓度为1016em-3，与未掺杂薄膜相比分别降低和提高了一个数量级。掺杂CuAl02薄膜光学透明度基本上未发生变化，在可见光范围内透过率介于60．70％之间，对近红外光透过率最高

4、超过85％，而掺杂样品的光学吸收边与未掺杂相比出现了蓝移，可能与掺杂产生空穴载流子造成的Burstein．Moss效应有关。关键词：P型透明导电氧化物；CuAl02薄膜；溅射法；薄膜结构；光学和电学特性IIABSTRACTBaseduponthetheoryof‘'thechemicalmodulationofthevalenceband，，，CuAl02wasfirstlydiscoveredasap-typetransparentconductingoxide(TCO)，whichhastheespecialopticalandelectrical

5、properties．Thediscoveryofp-typeTCOmadepossiblethefabricationoftransparentoxideoptoelectrortiedevicessuchastransparentp-njunctiondiodesandtransistorsusinganappropriatecombinationofp-andn-typeTCOfilms，whichalsoledTCOmaterialtothefrontieroftransparentoxidesemiconductor(TOS)．However

6、，thepreparationofCuAl02filmwitllexcellentpropertiesalwaysisaverydifficultcase．uptonow,severaltechniques．suchaspulselaserdeposition,plasmaenhancedchemicalvapordepositionandsputtering，havebeenusedtosynthesizeCuAl02films，whichaleverydifferentonthestruetureandoptical／electricalprope

7、rties．ConsideringissuesaboutthepresentdevelopingstateofCuAl02filmandthesuperiorityofsputteringintheindustrialization,thedissertationisaimedatfabricatinghigh-qualityp-typeCuAl02filmsonquartzglassandSisubstratesusingffmagnetronsputtering,themainresearchprocessesachievedhavebeensum

8、medupasfollowing：1．Theoptimizedparametershavebe