金屬摻雜氧化銅薄膜的制備與表征.pdf

1、銅有兩種主要的氧化相，分別是氧化銅(CuO)和氧化亞銅(Cu2O).銅的氧化物具有光學(xué)和電學(xué)特性良好，地球上含量豐富，無(wú)毒及成本較低等優(yōu)點(diǎn).跟Cu2O相比，CuO更加穩(wěn)定而且制備更容易，其帶隙與太陽(yáng)光譜結(jié)構(gòu)更相匹配，因此它能夠吸收更多的太陽(yáng)光，有望獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率，因而CuO更適合用作太陽(yáng)能電池材料.金屬摻雜的CuO(CuMO)薄膜的性質(zhì)鮮有報(bào)道，因而研究CuMO薄膜對(duì)其在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有良好的應(yīng)用前景.本論文采用射頻直

2、流磁控共濺射法分別在Si(100)和ITO玻璃襯底上制備了氧化銅及金屬摻雜氧化銅薄膜，分析了氧化銅薄膜及金屬摻雜氧化銅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、成分組成、電學(xué)性能、光學(xué)性能和磁學(xué)性能.
　　采用射頻磁控濺射在Si(100)和ITO玻璃襯底上制備氧化銅薄膜，得到結(jié)晶性良好且具有(002)擇優(yōu)取向的氧化銅薄膜.從X射線衍射(XRD)圖譜上看出制備的氧化銅薄膜(002)方向的衍射峰尖銳，表明薄膜的結(jié)晶性較好;掃描電子顯微鏡(SEM)圖像

3、表明薄膜表面光滑致密，平均顆粒尺寸約為32-70 nm;能量色散X射線光譜(EDX)分析顯示未退火的薄膜中Cu和O的比值約為1.1-1.3，接近化學(xué)計(jì)量的CuO;X射線光電子能譜(XPS)測(cè)試顯示未退火的薄膜Cu元素的存在形式為Cu2+;四探針?lè)y(cè)得薄膜電阻率約為0.05-3.702Ω·cm;紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計(jì)測(cè)量顯示在1030.53 nm處薄膜具有最大透射率為46.6％，光學(xué)帶隙為2.84eV.
　　利用射頻直流共濺射的方

4、法制備金屬摻雜的氧化銅薄膜(CuO-Mn∶Al，CuO-Co∶Al)，并且對(duì)薄膜進(jìn)行退火處理，利用XRD對(duì)所得到的薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，采用SEM、EDX、XPS分析薄膜的表面形貌、成分組成，利用四探針?lè)娮铚y(cè)量?jī)x、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)測(cè)量，分析了金屬摻雜的氧化銅薄膜的電阻率、光學(xué)帶隙、磁性的變化情況.結(jié)合計(jì)算得到晶格常數(shù)以及EDX、XPS的測(cè)量結(jié)果表明，Mn∶Al和Co∶Al成功摻雜進(jìn)入晶胞中，且摻雜使得電阻率降低