p型透明導(dǎo)電Cu-Al-O薄膜的制備與光電性能研究.pdf

1、CuAlO2(CAO)p型透明導(dǎo)電薄膜是1997年Kawazoe等人基于價(jià)帶化學(xué)修飾(CMVB)理論，首次制備出的銅鐵礦結(jié)構(gòu)p型直接帶隙透明氧化物薄膜。它的成功開發(fā)為實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體全透明光電器件，如透明二極管、透明晶體管提供了可能性，也推動(dòng)了傳統(tǒng)意義上透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜到透明氧化物半導(dǎo)體(TOS)薄膜的發(fā)展。CuAlO2已經(jīng)成為當(dāng)前透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 本文采用Cu靶和Al靶直流共濺射法制備出p型透明導(dǎo)電Cu-

2、Al-O薄膜，用原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)儀、四探針測(cè)量?jī)x、紫外-可見分光光度計(jì)等測(cè)試手段對(duì)沉積的薄膜進(jìn)行了表征和分析。研究了退火溫度、氧氬比和濺射功率對(duì)薄膜光電特性的影響。 XRD分析表明，制備的Cu-Al-O薄膜為多晶結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚砟苁蛊浣Y(jié)晶度提高。AFM表明，樣品表面較平整，粗糙度較小，且晶粒較致密。XPS分析表明：Cu元素主要是以+1價(jià)的形式存在；Al元素僅是以+3價(jià)的形式存在，與CAO中Cu，A

3、l價(jià)態(tài)吻合。 薄膜的電學(xué)性能分析結(jié)果表明，Cu-Al-O薄膜的電阻率受退火溫度、氧氬比和Al靶濺射功率的影響較大。隨著退火溫度和氧氬比的升高，電阻率減小。隨著Al靶濺射功率的增大，電阻率先減小后增大。 薄膜的光譜分析結(jié)果表明：薄膜樣品的可見光透過率可達(dá)72％，隨著氧氬比和Al靶濺射功率的增大，薄膜的透過率逐漸增大。計(jì)算結(jié)果顯示薄膜的光學(xué)帶隙在3.0-3.8 eV范圍內(nèi)變化。 根據(jù)對(duì)Cu-Al-O薄膜的組織結(jié)構(gòu)和光