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CdO基透明导电薄膜的制备及光学性能(2)

时间:2020-08-21 17:06来源:毕业论文
最近已表明,有可能合成一个有非常高的电子迁移率和特别高的红外线透射率的掺杂的CdO(用掺杂剂如In或Ga)。[7]-[9]这是由于CdO具有极低的导带边缘和小

最近已表明,有可能合成一个有非常高的电子迁移率和特别高的红外线透射率的掺杂的CdO(用掺杂剂如In或Ga)。[7]-[9]这是由于CdO具有极低的导带边缘和小电子有效质量的独特电子结构。[10]这些掺杂的CdO的缺点是它们相对较小的带隙,限制了紫外(UV)透射率的优势,只有〜400nm不足够太阳光谱紫外部分的有效利用。掺杂的CdO的紫外吸收边缘是由〜2.2eV的本征直接带隙,并与费米能级在材料中大量集中的电子产生在导带中的高位置相关联的伯斯坦-莫斯移位来确定。由于达到的电子浓度超过1021cm-3在掺杂的CdO中已经极高,移位吸收边缘至更高能量的唯一可行方法是增加其内在能量差距。

在本文中,我们采用射频磁控溅射方法制备Cd1-xMgxO薄膜,薄膜的晶体结构通过使用西门子D500衍射仪的X射线衍射(XRD)测定,利用范德堡配置的霍尔效应测量与一个0.6T的磁场在室温下获得所有样品电子浓度和迁移率,探讨与MgO合金化的CdO具有7.8eV的能隙向上移动吸收边缘以及改善所得CdMgO合金的紫外线透过率。

2 实验源'自:751`!论~文'网www.751com.cn

2.1 薄膜制备方法

TCO薄膜的制备方法很多,目前研究和应用较多的主要有溅射、蒸发、溶胶一凝胶、脉冲激光沉积、分子束外延等。薄膜的性质严重依赖制备工艺, 其改进方向是制备的TCO薄膜电导率和透光率高且表面形貌规整、膜基附着牢固、便于大面积均匀制备、成本低廉等。

制备薄膜有两种沉积方法,第一种为物理气相沉积法(PVD);第二种为化学气相沉积法(CVD)。

化学气相沉积法是使气态的物质发生化学反应之后生成的固态物质沉积在被加热的样品表面,从而获得固体薄膜材料的工艺技术。

物理气相沉积法是一种较为简单的薄膜制备方法,具有耗材少、所成膜致密均匀并且所成膜可以和基片紧密的结合在一起、无污染等特点,该方法被广泛应用于冶金、材料、机械、电子、光学、航天等领域,而且还被用来制备并发现一些具有新的特殊性能的薄膜。

溅射作为物理气相沉积的一种,利用离子源产生离子,之后在真空环境下通过电场、磁场对离子的加速作用,聚焦形成高能量高速运动的离子束,快速轰击靶材,离子与表面原子碰撞并伴有能量的交换,将靶材原子溅出靶材表面,靶材原子在磁场的作用下运动至基片表面,最终沉积到基片表面。依照溅射理论中的级联碰撞模型,在入射离子与靶材原子碰撞过程中发生了能量的转移,该碰撞过程视为准弹性碰撞,由于动量转移致使品格原子获得足够的能量摆脱晶格束缚,形成级联碰撞,延伸到靶材表面且与靶材表面的离子发生碰撞,靶材表面的原子获得足够的能量克服结合能逸出靶材表面成为溅射粒子。该方法可适用于制备一些具有高熔点、低蒸汽压单质或化合物薄膜,制备所需的靶材原料可以是陶瓷、金属、合金等各种材料,制备出的薄膜具有一下优点:

1)薄膜致密均与,并且纯度非常高;

2)薄膜厚度比较容易控制,结构多样化、成分稳定,薄膜表面较为平整;

3)薄膜与基片结合非常牢固;

4)沉积的介质薄膜保持有块状材料所具备的一些性质;

5)对靶材的要求不是很高;

6)工艺流程非常简单,可以直接应用于实际工业生产中,可以大规模的生产一些高性能的薄膜。

溅射的装置有很多种。最为常用的是直流溅射系统和射频溅射系统。溅射靶材为良导体时一般使用直流溅射系统,而绝缘体、导体以及半导体等类型的靶材一般采用射频溅射。磁控溅射是利用磁场来控制电子的运动,束缚并延长电子的运动轨迹,从而增大了电子对工作气体的电离作用,进而达到增大溅射沉积率的目的。 CdO基透明导电薄膜的制备及光学性能(2):http://www.751com.cn/wuli/lunwen_58816.html

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