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1.1 CdO的性质
氧化物透明导电膜应具备的条件是:为了有高的透光性,材料的禁带宽度Eg应大于3ev;为了有高的导电性,必须使其组成偏离化学计量比,并且可以采取掺杂的办法提高薄膜的导电率。大体上能满足这些条件的材料有SnO2、In2O3、CdO、Cd2SnO4等。这些材料都属于n型半导体[4]文献综述
1.2 CdO薄膜的应用
与其他类型的导电薄膜相比,氧化物透明导电膜不仅导电性好,而且还像玻璃-样具有高的透明性,所以,可把它看作-种用途十分广泛的特种功能薄膜。透明导电薄膜的可见光透过率、方阻值与应用领域三者之间的关系如图1-1所示[5]。主要用途概括为:①显示器件中的电极材料。如制作场致发光(EL)器件的电极、液晶显示器件(LCD)中的透明电极以及电致变色显示器件(ECD)中的电极等。②防静电、防电磁屏蔽涂层。为了防止静电,必须使方阻小于109 ③面发热体。SnO4薄膜的电热转换效率在90%以上,通电后立即产生热效应。④热反射膜。SnO4和TIO薄膜在红外部分的反射率可达到80%以上。⑤太阳能电池。a)SIS异质结太阳能电池[6]。b)太阳能电池的减反射膜【7】。⑥薄膜电阻器【7】。⑦气敏传感器。现己能探测甲烷、CO、COZ、HZ、HZS、乙醇等多种气体和烟尘[8]。⑧终端设备。用透明导电薄膜制作薄膜开关。总之,氧化物透明导电薄膜用途十分广泛,除上面列举的-些用途外,还有-些其他的用途,如电子照像、静电复印、光记录、磁记录、保护层等。这类材料-的研制和开发日益受到人们的重视[5]。
1.3 CdO薄膜的制备方法
自七十年代中期以来,对氧化物透明导电薄膜及其应用的研究日益受到重视, CdO薄膜的制备方法较为成熟,目前已发展了多种制备工艺,如溶胶凝胶法、喷涂热解法、化学气相沉积法和物理气相沉积法等-系列方法。其中物理气相沉积法具体有热蒸发法、射频溅射法、直流磁控溅射法和脉冲激光沉积等。不同方法制备的薄膜的性能也有所差异。不同的制备技术及工艺参数决定了Cdo薄膜的结晶取向、薄膜厚度、晶粒大小,表面形貌以及光电等性质的差异。
1.3.1 脉冲激光沉积技术
图2 脉冲激光沉积技术(PLD)系统示意图
脉冲激光沉积技术(PLD)是加世纪80年代后发展起来的-种真空物理沉积方法。PLD是在超高真空下中将高能激光脉冲通过真空室窗口汇聚在靶表面加热靶材,通过聚焦,功率强度可达106w/cm2,能够使靶材瞬时熔融气化。通过控制激光脉冲频率可以控制蒸发速率。瞬间蒸发的等离子体又充足的动能,在相对较低的衬底温度下沉积形成薄膜来.自/751论|文-网www.751com.cn/ 。PLD系统示意图如图2所示。PLD的优点在于它属于非接触加热,无污染,适宜于超高真空下制取高纯薄膜;薄膜的生长速率很低,-般-小时生长几十到几百个纳米,可实现原子层状生长,可以用来制备多层结构材料和器件;由于PLD法在沉积过程中相对原子浓度可基本保持不变,因而能制备出接近理想配比的薄膜,薄膜的组分能够精确的控制;另外,与其他工艺相比,对靶材的形状和表面质量无特殊要求,因而可对固体靶材进行表面加工。利用PLD方法制备CdO薄膜,可直接采用CdO作为靶材;在需要掺杂的情况下,可将CdO与掺杂元素的氧化物进行烧结,然后将该混合氧化物作为靶材即可[13-14]。