NiO基半导体光电薄膜的制备及性能研究

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1、浙江大学硕士学位论文NiO基半导体光电薄膜的制备及性能研究姓名：何作鹏申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：季振国20050101浙江大学硕士论文摘要氧化镍是具有典型3d电子结构的氧化物，是一种P型氧化物半导体材料，Ni0被广泛应用于透明导电膜，电致变色器，气体敏感等领域。本文综合论述了NiO、Mg、Nil。、O、Cu、NihO的制各方法以及最新相关研究的最新进展和应用前景。研究了热处理温度对NiO薄膜的结晶：状态、光学性质的影响；结果表明，NiO薄膜的在一定温度下，呈现择优取向生长趋势，晶粒尺寸随着热处理温度的升高而增大；但热处理温度过高，NiO薄膜与衬底

2、发生反应生成Ni2Si04，反而导致晶粒尺寸减小；与此同时，NiO薄膜的光学禁带宽度随着品粒尺寸的增大而变小。为了调节NiO薄膜的禁带宽度，使之适应不同应用的需要，我们尝试通过掺杂调节NiO薄膜的禁带宽度。通过在NiO中掺Mg形成了Mg。Nil一。O固溶体，成功实现了NiO禁带宽度向高端移动。实验结果表明，“jMg含量在0．2～0．3之M时，Mg、NihO薄膜的禁带谢皮处丁240--280nm，{mj’处r【。l钉光，谱范闭。光i；}年I【

3、__】j应测试表明，Mgo3Nio70对太阳光不敏感，而x,J254nm的紫外光具有很好的nlhJj,tL特性，电阻变化高达40

4、％。以上结果说明Mg。NihO是一种具有潜在应用Iji『景的太阳盲区紫外探测器用利料。另方面，我们通过在NiO中掺Cu，形成了Cu。NihO，成功使得NiO的禁带宽度向低端移动。实验结粜表丽，肖Cu含量的在0～O2时，Cu、Nil一、O薄膜的光潜响应范围从紫外光谱阶段向可见波段移动，同时，薄膜仍保持良好的电致变色性能。电致变色性能测试结果显示，Cuo2Nio80薄膜具有最好的电致变色特性，且薄膜的着色深度随cu的含量增加而变大。因此CLI、Nil-xO是一种具有心用『何景的禁带宽度可调的ff=

5、

6、致变色材料。利用在NiO中掺入Mg和Cu，可以在3．0cV一5．0cV范

7、哺l

8、内删甘NiO基薄膜的禁带宽度，有望在宽禁带异质结、量子阱器件等方面得到应用。芙键同：镍基氧化物薄膜，能带调节，电致变色，太阳盲区，紫外探测，溶胶⋯凝胶浙江入学硕⋯t论文AbstractNiOisap-typetransparentconductiveoxidewithtypical3delectronstructure．Itis"widelyusedinmanyfields，suchaselectrodes，gassensors，andinsmartwindoWS．hathispape％growthtechniquesofNiOthinfilmsandrecen

9、tresearchprogressesandpotentialapplicatuionswerediscussed，andNiObasedalloyoxidesA洲I．xO，i⋯eNiO，MgxNi—xO，andCuxNiI-xOfilmsweresynthesizedbysol—geldip—coatingmethodsMgxNil．xOandCuxNi,一x0thinfilmsweresynthesizedtOtunetheband-gapofNiOupanddown，respectivelyResultsshowedthattheband—gapofMgxNnO

10、(0．2

11、VdetectorsFor’Ca×Nit，×0thinfilms，resultsshowedthat，comparedtoNiO，ithasanarrowerband—gap，whichshiftedfromnearUVintovisibleregionwhilekeepingthehightransmittancemadgoodelectrochromicpropertiesofpureNiO．E1ectrochromictestingresultsshowedthatthechangeintransmittance(AT％)increasedas