P型透明导电氧化物薄膜CuAlO,2和CuLaO,2的制备及性能研究

《P型透明导电氧化物薄膜CuAlO,2和CuLaO,2的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘璎摘要本文立足于P型透明导电薄膜的应用前景，基于价带化学修饰的材料设计理论，以具有铜铁矿结构的P型CuAl02及CuLa02作为主要研究对象，采用与微电子技术相容的磁控溅射法成功制备出CuAll嚷Zn。02薄膜，以期在氧分压和Zn掺杂双重影响下改善其光电性能，并研究了P．CuAll．。Znx02／n．Si异质结的厶矿特性。另外，探索了CuLa02陶瓷及薄膜的制备工艺，并对其光电及光致发光性能进行了分析。首先制备出结晶性较好的CuAll．。Zn。02薄膜，可见光至近红外范围内，薄膜的透过率在50％～80％之间。所有薄膜在200K以上都符合半导体热激活导电机制。Hall测试，证明所有的样品

2、都是P型半导体。x=0．5％时，薄膜具有最好的导电性，室温电导率约为0．124Scm-1，比x=O％的样品提高近百倍。分析了不同氧分压对x=0．5％薄膜性能的影响，结果证明氧分压为20％的薄膜具有最高的电导率，比没有氧分压的样品高约10倍。从器件集成角度考虑，本文成功制各了P—CuAll．。Zn。02／n．Si异质结。室温下所有样品的^y特性都呈现明显的整流特性。计算电压为5伏的正向与反向电流的比值，发现p-CuAll．。Zn。02(x=O．75％)／n．Si异质结具有相对最好的整流特性，按照p．n+单边突变结理论进行了拟合，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。

3、利用固相反应成功制备出纯相CuLa02陶瓷。首次采用射频磁控溅射法制备CuLa02薄膜，并进行退火研究，结果在500oC石英衬底上沉积，Ar保护950oC退火得到了具有杂相的CuLa02薄膜。其透过率在红外光区较高，近70％，，可见光范围相对较低。CuLa02薄膜的电导率约6．7x10‘4Scnl一。对比分析了CuLa02粉末及薄膜室温光致发光性。结果，粉末在450nm～650IllTI范围有明显的发光带，而薄膜的发光强度下降，杂峰较多，原因是薄膜样品信号比粉末弱，杂峰是由于La203、Cu的氧化物及石英衬底的影响。关键词P型透明导电氧化物；铜铁矿；磁控溅射；CuAl02,CuLa02A

4、BSTRACTThepaperisbasedonthepotentialpracticalapplicationsofp-typetransparentconductiveoxidejselectesCuAl02andCuLa02asthemainsubjectinvestigated，whichareaccordingwiththetheoryoftheChemicalModulationoftheValenceBand．CuAll．xZnx02thinfilmswiththedelafossitestructureweresuccessfullypreparedusingRFmagn

5、etronsputtering．Thetransmittanceisabout50％～80％inthevisiblelightrange．Thetemperaturedependenceofconductivitycarlbedescribedbyathermal-activationtheorywhenthetemperatureisabove200K．Atroomtemperature，theelectricalconductivityforthedopedsamplewithx=0。5％isO。124Scm-1，whichisabouttwoordersofmagnitudehig

6、herthanthatoftheundopedsample．HalleffectmeasurementsprovethatallthethinfilmsareP—typesemiconductors．ItisalsofoundthatCuAll—xZnx02(X=0．5％)thinfilmwith20％oxygenpartialpressureexhibitstheexcellentelectricalconductivity．Asforthedeviceapplications，p-CuAl1．xZnx02／n—Siheterojunctionswereprepared．The／-Vc

7、haracterizationindicatethatp-CuAll．xZnx02(x=0．75％)／n—Siheterojunctionhasthebestrectifyingproperty．Utilizethetheoryofp—n+one—sidedstepjunctiontosimulate／-Vcurves，itisfoundthattheeffectsoftheinterfaciatstatesandjunctionr