2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜是一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料,人們對它的研究可以追溯到19世紀末。由于TCO薄膜具有良好的光學(xué)和電學(xué)性能,因而被廣泛應(yīng)用于傳感器、平板顯示和太陽能電池等領(lǐng)域。氧化鋅(ZnO)基薄膜的原材料儲量豐富、性價比高且沒有毒性,近年來在TCO家族中占據(jù)了重要地位。目前,人們對它的研究主要集中在摻鎵ZnO(GZO)、摻鋁ZnO(AZO)等單元素摻雜方面,而對于二元摻雜尤其是摻鈦 GZO(GZO:Ti)薄膜的研究報道很少。

2、因此,本論文選用GZO:Ti透明導(dǎo)電薄膜作為研究對象。
  本文采用射頻磁控濺射技術(shù),以規(guī)格為37.5 mm?2.5 mm?1.1 mm的普通玻璃作為襯底,在不同的沉積溫度、氬氣壓強、濺射功率、靶基距離等工藝參數(shù)下制備了GZO:Ti薄膜樣品。利用 X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見分光光度計、四探針儀對樣品進行測試表征,研究了制備工藝參數(shù)對GZO:Ti薄膜微觀結(jié)構(gòu)和光電性能的

3、影響,獲得了最佳工藝條件。其主要工作及結(jié)論如下:
 ?。?)薄膜光電綜合性能的量化表征。基于測量的透射率光譜,計算了薄膜可見光區(qū)域的平均透過率(Tav),并利用外推法提取了薄膜的直接光學(xué)帶隙(Eg)。引入品質(zhì)因數(shù)(?)表征了薄膜的光電綜合性能,通過定量評價獲得了 GZO:Ti薄膜的最佳制備工藝參數(shù),其?值最高為4068.9?-1?cm-1。
 ?。?)工藝參數(shù)對薄膜微觀結(jié)構(gòu)均有明顯影響。微觀測試分析顯示,所有 GZO:Ti薄

4、膜均存在有(100)、(002)和(004)方向的衍射峰,其中(002)方向衍射峰強度明顯高于其他晶面,并且(002)方向的擇優(yōu)取向度均大于97.1%,具有明顯的(002)擇優(yōu)取向生長特性。另外,沉積溫度、氬氣壓強、濺射功率和靶基距離對薄膜的晶粒尺寸(D)和壓應(yīng)力(?)具有顯著影響,其D值變化范圍為38.2~85.7 nm、?值變化范圍為0.226~0.443 GPa。
  (3)工藝參數(shù)對薄膜光學(xué)性質(zhì)具有不同影響。光學(xué)研究結(jié)果表

5、明,GZO:Ti薄膜的Tav和Eg明顯受到沉積溫度、濺射功率和靶基距離的影響,但它們幾乎不隨氬氣壓強的變化而改變。所有薄膜樣品的Tav均高于80%,透光性能良好;Eg都在3.342 eV以上,大于未摻雜ZnO薄膜的直接光學(xué)帶隙。
 ?。?)工藝參數(shù)對薄膜電學(xué)性質(zhì)具有明顯影響。四探針儀測試表明,GZO:Ti薄膜的電阻率為10-3??cm數(shù)量級、品質(zhì)因數(shù)?為1649.7~4068.9?-1?cm-1??梢?,摻雜有效改善了ZnO薄膜的導(dǎo)

6、電性能,制備工藝參數(shù)對GZO:Ti薄膜光電綜合性能的影響非常明顯。
  (5)GZO:Ti薄膜光學(xué)常數(shù)及其折射率色散性質(zhì)的研究。利用光譜擬合法提取了GZO:Ti薄膜的折射率(n)和消光系數(shù)(k),結(jié)果表明n和k隨波長增加而單調(diào)減小,表現(xiàn)為正常色散關(guān)系,同時其折射率色散行為遵循Wemple-DiDomenico單振子色散模型。
  (6)制備 GZO:Ti薄膜的最佳工藝條件?;诒∧そY(jié)構(gòu)和光電性能的研究表明:采用1% TiO2

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