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1、CuAlO2是一種三元化合物半導(dǎo)體,在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較高的透過(guò)率,直接光學(xué)帶隙能為3.45eV,間接帶隙能為1.8eV,是最早發(fā)現(xiàn)的具有銅鐵礦結(jié)構(gòu)、不摻雜就呈現(xiàn)p型導(dǎo)電性的化合物半導(dǎo)體。目前p型透明導(dǎo)電氧化物與廣泛應(yīng)用的n型氧化物相比導(dǎo)電性不夠好,而且研究較少,仍無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用需要。而CuAlO2作為一種p型透明導(dǎo)電薄膜在光電領(lǐng)域顯示出了非常廣闊的前景,可以應(yīng)用于臭氧傳感器、薄膜太陽(yáng)能電池等多種光電器件。如果CuAlO2的p型性能研
2、究取得突破性進(jìn)展,那么將會(huì)為全透明p-n結(jié)電路的構(gòu)造提供可能,推動(dòng)透明氧化物半導(dǎo)體的進(jìn)步。
本文以分析純的Al2O3和Cu2O為原料,采用高溫固相法制備CuAlO2陶瓷靶材,通過(guò)XRD、致密度及電導(dǎo)率等測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行表征,研究燒結(jié)溫度對(duì)靶材的影響,發(fā)現(xiàn)在1200℃時(shí)可以獲得純相的CuAlO2陶瓷靶材,并且靶材致密度達(dá)92%,電阻率為103Ω·cm,并在該工藝的基礎(chǔ)上制備得到了3%Zn摻雜的CuAlO2陶瓷靶材。
隨
3、后以制備的靶材為基礎(chǔ),采用脈沖激光沉積技術(shù)沉積得到了Cu-Al-O薄膜,通過(guò)退火處理成功得到CuAlO2薄膜。采用XRD、SEM、UV等手段研究襯底、襯底溫度、生長(zhǎng)壓強(qiáng)、沉積時(shí)間等因素對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響,獲得了脈沖激光沉積法制備CuAlO2薄膜的最佳工藝參數(shù):c-面藍(lán)寶石襯底、500℃、1.0Pa、60min或30min。
對(duì)最優(yōu)參數(shù)下生長(zhǎng)的薄膜的進(jìn)行了光致發(fā)光研究,發(fā)現(xiàn)采用PLD方法沉積的薄膜帶邊發(fā)射峰位于360nm,對(duì)
4、應(yīng)的禁帶寬度為3.44eV,并且在465nm處存在一個(gè)由銅空位引起的缺陷峰,結(jié)合我們之前的研究工作認(rèn)為CuAlO2薄膜的p型來(lái)源為銅空位。隨后研究了Zn摻雜對(duì)CuAlO2薄膜光電性能的影響,發(fā)現(xiàn)Zn的摻入對(duì)Cu-O鍵的拉曼振動(dòng)沒(méi)有影響,但是會(huì)提高薄膜表面粗糙度,略微降低薄膜的光學(xué)透過(guò)率,同時(shí)會(huì)略微提高薄膜的電學(xué)性能。
最后,我們采用溶膠凝膠法分別制備了CuAlO2和Zn摻雜的CuAlO2粉末,并對(duì)其進(jìn)行了光催化測(cè)試,發(fā)現(xiàn)CuA
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