鈣鈦礦型氧化物透明導電薄膜的制備與物理性質研究.pdf

1、自從1907年首次報道了半透明導電的CdO薄膜以來，人們對透明導電材料產生了極大興趣。伴隨微電子技術尤其是顯示領域的巨大需求，透明導電氧化物薄膜得到廣泛的重視和應用。它們獨特的透明導電特性，使其廣泛應用于平板顯示器的透明導電電極、太陽能電池、透明電子器件等領域。 傳統(tǒng)的以氧化銦錫為主的透明導電薄膜體系具有諸多優(yōu)點的同時，也存在諸多缺點，特別是近年來隨著稀有金屬銦的供給不足問題愈發(fā)嚴重，使得開發(fā)具有透光導電特性、簡單結構、低制備溫

2、度的非銦材料成為眾多研究學者所欲突破的目標。 眾所周知，鈣鈦礦結構的氧化物是一類很重要的絕緣透明材料，它具有高溫超導、巨磁阻、鐵電、鐵磁、多鐵性等重要的物理性質。通過摻雜可以提高薄膜內載流子濃度使其具有導電性；另一方面，全鈣鈦礦型結構異質結則能提高器件的性能，并且能夠探究新的功能。鈣鈦礦結構的薄膜結構簡單，易于摻雜，而且易于用傳統(tǒng)的生長技術獲得單晶膜，因而這類結構的薄膜將來勢必在透明光電子學領域成為透明導電薄膜的一支非常重要材料

3、。雖然多種摻雜的鈦酸鍶、錫酸鍶體系已經有廣泛的研究報道，但是對高氧壓制備條件下低量La摻雜體系薄膜的報道并不多見。 本論文中，我們通過對5％La摻雜的鈦酸鍶、錫酸鍶氧化物薄膜體系的制備條件、微觀結構、電光學性質的研究，探索了摻雜鈣鈦礦型氧化物材料體系作為透明導電薄膜材料的應用潛力，以及制備條件對薄膜性能的影響。 本論文共分四章。 第一章主要介紹了傳統(tǒng)的氧化物透明導電薄膜材料的重要特點、主要性質及其研究進展。主要從

4、材料的理論原理、薄膜結構、物理性能、制備方法以及實際應用幾個方面詳細闡述了傳統(tǒng)透明導電薄膜體系。另一方面，更主要的，我們對新型的透明導電薄膜材料：鈣鈦礦型氧化物薄膜，詳細研究了其制備條件以及物理性能。 第二章主要介紹了本文實驗中使用樣品的靶材的制備方法和脈沖激光沉積法制備薄膜的技術。其次，對實驗中用到的薄膜結構表征方法：X射線線性掃描技術和掃描電子顯微鏡技術做了簡要的說明。最后我們簡單介紹了本文中測量使用的光學性能和電學性能測量

5、系統(tǒng)。 第三章主要介紹了La0.05Sr0.95TiO3(LSTO)薄膜在高氧壓條件下的制備以及薄膜微觀結構和物理性質的研究。實驗表明所得薄膜均具有良好的外延結構，表現(xiàn)出很好的透明、導電性質．不同于高真空條件下氧空位引起的薄膜導電性，本系列薄膜導電機制符合電子-電子散射機制，歸因于La摻雜引入的自由載流子-電子的交換作用，使用LSTO薄膜作為下電極，PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)作為中間層，制作的鐵電電容器，具有很好