p型透明導(dǎo)電薄膜及其二極管的研究.pdf

1、本文采用固態(tài)反應(yīng)法成功制備了SrCu2O2、CuAlO2和CuFeO2的陶瓷靶材,并首次使用渠道火花燒蝕方法(Channel Spark Ablation,CSA)制備相應(yīng)的SrCu2O2、CuAlO2和CuFeO2薄膜,對制備的靶材與薄膜,分別利用XRD、AFM等手段分析其結(jié)構(gòu)和表面形貌,用Seebeck系數(shù)、Hall系統(tǒng)測試儀、可見光分光光度計(jì)等設(shè)備方法測試其光電性能。還以普通玻璃為基板,利用摻鋅硫化銅鋁(CuAlS2:Zn)化合物

2、靶,采用渠道火花燒蝕法首次制備摻鋅硫化銅鋁透明導(dǎo)電硫化物薄膜,詳細(xì)研究了基板溫度、氬氣分壓、燒蝕源電壓電流、退火等工藝參數(shù)對薄膜電學(xué)和光學(xué)性能的影響。結(jié)合渠道火花燒蝕法、反應(yīng)磁控濺射方法等一系列薄膜制備工藝,嘗試使用新型的透明導(dǎo)電CuAl0.90Zn0.10S2薄膜和IWO薄膜疊加制備了透明的薄膜二極管。研究結(jié)果表明：固態(tài)反應(yīng)法獲得的SrCu2O2、CuAlO2和CuFeO2陶瓷靶材均為p型導(dǎo)電類型；渠道火花燒蝕方法制備的相應(yīng)薄膜也均為

3、p型,其典型的電阻率分別為260Ω·cm,110Ω·cm和85Ω·cm；其中,CuAlO2薄膜具有相對較好的光學(xué)性能。采用電阻率最小的CuAl0.90Zn0.10S2靶材制備的相應(yīng)薄膜為黃銅礦微晶結(jié)構(gòu)。測試得出的Seebeck系數(shù)、Hall系數(shù)均為正值,表明薄膜具有p型導(dǎo)電類型。其最優(yōu)化的薄膜電導(dǎo)率和載流子遷移率分別可以達(dá)到65.3 S·cm-1和5.7 cm2V-1S-1,可見光范圍的平均透射率在60％以上。隨著氬氣壓強(qiáng)的增大,薄膜電

4、阻率呈凹形變化,載流子濃度呈凸形變化,而載流子遷移率則是先降低再上升。較高的基板溫度對薄膜的光電性能以及結(jié)晶性的提高都有較大的幫助。燒蝕源電壓的過小或者過大都不利于薄膜電阻率的降低,在-18kV左右制備出的薄膜電學(xué)性能最好。真空退火可以使薄膜的電阻率減小,而且退火溫度越高、退火時(shí)間越長,薄膜電阻率就越低。本文所制備的薄膜二極管在電學(xué)測試中體現(xiàn)出二極管所特有的Ⅰ-Ⅴ特性曲線,開啟電壓在0.5V左右,-3到3V電壓范圍內(nèi)的正反向電流比大于8