CuCrO2薄膜的制備與性質(zhì)研究.pdf

1、寬禁帶n型與p型導電氧化物半導體即透明導電氧化物(TCO)已廣泛應用于太陽能電池的窗口層、平板顯示器、低輻射窗、觸摸屏、飛機和冰箱的除霜窗口、氣體傳感器、抗靜電涂料等領域。到目前為止，大多數(shù)的TCO材料均為n型，而對p型的報道很少。1997年Kawazoe等第一次報道了關于銅鐵礦結構的CuAlO2薄膜為p-TCO，由此掀起了對銅鐵礦結構材料的關注，Tate等報道的CuCrO2通過在Cr位摻雜5％的Mg將電導率提高到220Scm-1，但是

2、它的可見光透過率只有40％左右。目前Mg摻雜的CuCrO2薄膜的光電性能都得到了廣泛的提高，在此基礎上透明的p-n結也有相繼的報道，如：CuAlO2/ZnO，CuYO2/i-ZnO/ITO及p-CuCrO2：Mg/n-ZnO等。
　　 本文采用化學溶液法(CSD)成功制備了單相的CuCrO2多晶塊體，通過比較實驗的形貌結果可以看出CuCrO2多晶塊體具有明顯的層狀生長的特性。適量的Mg摻雜有效的降低了多晶塊體材料的結晶溫度，結晶

3、的溫度得到改善，為制備低溫生長薄膜打下實驗基礎。在經(jīng)過相同溫度條件的處理后，通過比較樣品的形貌特征可以看出，隨著Mg摻雜濃度的增加，塊體材料的結晶度退化，顆粒變得細小。并通過化學溶液法在單晶氧化鋁襯底上成功制備了不同Mg摻雜濃度的CuCrO2薄膜。通過改變溫度參數(shù)制備了c軸高度擇優(yōu)取向的CuCrO2薄膜，并分析了Mg摻雜濃度對薄膜的結構、形貌及光電性能的影響。較高透明度(70％)的Mg摻雜CuCrO2薄膜顯示為p型導電和半導體的電輸運行

4、為特征。本實驗結果中，當摻雜5％Mg時薄膜的電阻率最低達到7.34Ω·cm，直接帶隙大約為3.11eV。并通過建立多晶薄膜的晶界散射的導電機制，解釋了薄膜電阻率變化的特點。
　　 為制備性能優(yōu)良的薄膜，本文還探索了用脈沖激光沉積法(PLD)在Si(111)、氧化鋁、ITO/glass、石英及普通玻璃等不同襯底上生長CuCrO2薄膜，并研究了不同襯底所誘導的應變對CuCrO2結構及光電性能的影響。當不同的襯底所產(chǎn)生的應變增大時，薄