PLD制备CuAlO2薄膜的结构与性能研究

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摘要透明导电氧化物(TCO)的出现开拓了光电子器件研究的新领域。但p型TCO 的相对匮乏严重制约了透明氧化物半导体(TOS)相关器件的开发与应用。CuAlO2作为一种天然的p型TCO成为近年来p型TCO 的研究热点。本文介绍了不同制备方法制备P型CuAlO2薄膜的研究进展，着重介绍了运用PLD方法制备CuAlO2薄膜，并对薄膜的结构与性能进行了研究。本实验采用脉冲激光沉积系统在石英和蓝宝石衬底上制备CuAlO2薄膜。通过XRD、AFM等表征技术对不同沉积条件下沉积的CuAlO2薄膜进行了表征，研究了生长工艺条件对薄膜微观结构、表面形貌和光学性能的影响。并探讨了退火条件对CuAlO2薄膜微观结构的影响。64035

毕业论文关键词透明导电氧化物(TCO) p型TCO CuAlO2薄膜结构与性能退火条件

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Structure and Properties of CuAlO2 thin films prepared by PLD

Abstract New fields in photoelectron apparatus are exploited when transparent conducting oxides appeared. But the comparatively lack of the p-type TCO makes a heavy block in the way of the exploitation and application of TOS appliances.As a kind of natural p-type TCO, CuAlO2 has been a hotspot in p-type TCO researching fields.In this report, the researching state of p-type TCO is introduced, then some different preparation methods of p-type TCO. Using PLD method to prepare CuAlO2 thin films are introduced, and the structure and properties of thin film are studied. This experiment uses the pulsed laser deposition system to prepare CuAlO2 thin films on sapphire and quartz substrates.CuAlO2 thin film deposited on different deposition conditions are characterized by XRD, AFM and other characterization techniques. Then we study the effects of growth conditions on the film microstructure, surface morphology and optical properties. And the influence of the annealing conditions on the microstructure of CuAlO2 film are researched.

Keywords Transparent conductive oxide (TCO) p-TCO CuAlO2 film Structure and Properties Annealing conditions

1绪论 1

1.1透明导电氧化物的研究背景及研究意义 1

1.2 p型透明导电氧化物CuAlO2的晶体结构 2

1.3 CuAlO2薄膜的性能 2

1.4 CuAlO2薄膜材料的应用 3

1.5 制备方法 4

1.6 PLD法制备过程中工艺参数对CuAlO2薄膜特性的影响 6

1.7 CuAlO2 薄膜的退火 6

2实验 8

2.1脉冲激光沉积（PLD）技术简介 8

2．2 薄膜制备流程 10

2.3 结构与性能表征 13

3实验结果与分析 14

3.1 PLD制备参数对CuAlO2薄膜性质的影响 14

3.2 退火对CuAlO2薄膜的微观结构影响 22

结论 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1透明导电氧化物的研究背景及研究意义

透明导电氧化物( Transparent conductive oxide简称TCO)薄膜在可见光范围内既具有高的透明度(宽带隙)，也具有高的电导率，在微电子、光电子产业中有着广泛的应用前景，用其制备的光电器件具有结构简洁、重量轻、抗高能辐射和大气污染等优点[1]。目前已经被广泛应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及其它光电器件领域，其重要的军事和社会经济价值显而易见。TCO大多都是n 型导电材料，而p型TCO材料非常少，且其导电性与n型TCO相差甚远，通常电导率低3~4个数量级，无法实现具有良好性能的全透明p-n结。在微电子和光电子器件以及电路的应用中，它只能作为无源器件，因而限制了透明导电膜的应用空间。制备出具有良好的光电性能的p型TCO材料能较好地解决这一问题，因此制备出性能优良的p型TCO材料成为目前拓展透明导电氧化物应用所必须面对的课题。随后，一系列以Cu+为基础的p型TCO薄膜相继问世。使全透明p-n结、晶体管以及相应的半导体器件的实现成为可能，同时也带来了大量值得探索的重要物理课题。