文档介绍：硕士学位论文
P 型透明导电氧化物 CuAlO2 薄膜的制备与物
性研究
PREPARATION AND PROPERTIES OF P-TYPE
TRANSPARENT CONDUCTING OXIDES CuAlO2
THIN FILMS
贾建华
哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 538 密级:公开
理学硕士学位论文
P 型透明导电氧化物 CuAlO2 薄膜的制备与物
性研究
硕士研究生: 贾建华
导师: 隋郁教授
申请学位: 理学硕士
学科: 凝聚态物理
所在单位: 物理系
答辩日期: 2012 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
: 538
Dissertation for the Master Degree in Science
PREPARATION AND PROPERTIES OF P-TYPE
TRANSPARENT CONDUCTING OXIDES CuAlO2
THIN FILMS
Candidate: Jia Jian Hua
Supervisor: Prof. Sui Yu
Academic Degree Applied for: Master of Science
Speciality: Condensed Matter Physics
Affiliation: Department of Physics
Date of Defence: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
摘要
在化学价带修饰(CMVB)理论的基础上,Kawazoe 等人通过脉冲激光沉积
(PLD)技术首次制备了 p 型透明导电 CuAlO2 薄膜,找到了一种新的制备 p 型透
明导电材料的方法,使得制备透明 p-n 结以及透明晶体管成为可能。但是光、电性
能同时都好的 CuAlO2 薄膜很难获得。如今有许多镀膜方法被用来制备该薄膜,然
而不同的方法得到的薄膜在性能上存在很大的差异。本论文拟采用脉冲激光沉积
技术制备 CuAlO2 薄膜,重点研究高氧压退火对薄膜结构与性能的改善,在此基础
上对退火氧压以及退火温度对薄膜结构以及光、电性能的影响进行了探讨。
本论文首先以分析纯 Al2O3 和α-Cu2O 为原料,通过高温固相法制备了高质量
的 CuAlO2 陶瓷靶材,并对陶瓷靶材的结构与形貌进行了表征。然后通过脉冲激光
沉积技术生长了薄膜,由于生长温度比较低,薄膜处于非晶态,薄膜电学性能比
较差,暂且将此薄膜称为 Cu-Al-O 薄膜。
将薄膜在空气中 1100°C 退火后薄膜结晶质量变好,其电学性能也得到很大改
-1
善,测得薄膜室温电导率σRT=·m ,但退火后薄膜的透过率明显降低,500nm
可见光透过率从退火前的 %下降为 %。而且在 1100°C 高温退火重复性
比较差,在空气中低温退火达不到薄膜的结晶温度,生不成 CuAlO2 的相,薄膜不
导电。
将 Al2O3 衬底相同温度,不同氧分压(、11Pa、51Pa)下生长的薄膜在高
氧压炉中 800°C 退火,就出现了 CuAlO2 的相,这是由于高压条件能够使薄膜结晶
温度降低。退火后薄膜在长波长范围透过率明显增加,短波长范围薄膜透过率降
低,但对于可见光(350nm~770nm)范围薄膜平均透过率变化不大。51Pa 生长的
薄膜退火后透过率最好。通过台阶仪对退火后薄膜的厚度进行了测量,发现 、
11Pa、51Pa 生长的薄膜厚度分别为 221nm、253nm、107nm。由薄膜的电流密度-
电场强度(J-E)曲线可以计算得到氧分压 、11Pa、51Pa 下生长的薄膜退火
后薄膜的室温电导率分别为 ·m-1、·m-1、·m-1。
将 SiO2 衬底真空条件生长的薄膜,在高氧压炉中 800°C 不同氧压退火
(、、),发现随着退火氧压的增加薄膜电导率先增加后降低,