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PLD法制备Ni_（1-x）Co_xO_（4/3）透明导电氧化物薄膜的研究

作　者: 许文彬
导　师: 韩杰才
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 透明导电氧化物薄膜 PLD Ni1-xCoxO4/3薄膜
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 29次
引　用: 1次
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内容摘要

透明导电氧化物(TCO)薄膜因为其良好的光电性能,广泛应用于平面显示器、太阳能电池、节能视窗、透明电磁屏蔽等领域。但由于光电性能良好的p型TCO薄膜的缺乏导致透明电子器件难以制备,因此TCO薄膜的p型掺杂成为了目前半导体材料领域的研究热点之一,制备出具有良好的光电性能的p型TCO薄膜成为了国际上的热门研究课题。NiO和Co3O4都是p型导电材料,据报道将它们按照不同的比例组合制备而成的Ni1-xCoxO4/3氧化物薄膜也是一种p型导电薄膜,并且具有良好的光电性能。本文采用传统的陶瓷烧结工艺制备了不同比例的镍钴氧化物靶材,为薄膜的制备提供条件。利用脉冲激光沉积(PLD)系统在CVDZnS衬底上制备了一系列Ni1-xCoxO4/3薄膜,采用AFM、SEM、XPS、轮廓仪等表征手段对薄膜进行了成分分析和结构分析,并对薄膜的电学性能和光学性能进行了测试分析。采用PLD法制备的Ni1-xCoxO4/3薄膜表面非常平整,薄膜粗糙度较小,薄膜与衬底结合较好,薄膜的厚度约50nm。XPS分析结果显示,薄膜中Ni元素和Co元素的比例和靶材中的比例吻合较好,但O原子所占比例较小,和预想化学计量比相差较大。薄膜中Ni和Co都同时存在二价和三价,薄膜主要以尖晶石结构存在。电学性能结果分析显示,采用PLD法制备的Ni1-xCoxO4/3薄膜具有优良的电学性能,其电阻率较低,最低的电阻率达到了1.22×10-4?·cm。但薄膜的光学性能较差,在可见光波段和红外波段透过率都较低。在保持薄膜具有高的电导率的同时,通过改变工艺参数,制备出高透过率的薄膜需要进一步的研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-22
  1.1 研究背景及意义  8-13
  1.2 P 型透明导电氧化物(TCO)薄膜的发展现状  13-17
    1.2.1 铜铁矿系氧化物  13-14
    1.2.2 氧硫族化合物  14-15
    1.2.3 氟硫化合物  15-16
    1.2.4 p 型多元TCO 薄膜  16-17
  1.3 p 型TCO 薄膜的制备方法  17-20
    1.3.1 化学气相沉积  17-18
    1.3.2 溶胶-凝胶法  18-19
    1.3.3 磁控溅射法  19
    1.3.4 脉冲激光沉积法  19-20
  1.4 论文研究的主要内容  20-22
第2章实验原理与研究方法  22-31
  2.1 实验材料  22
  2.2 PLD 基本原理  22-25
  2.3 分析测试方法  25-30
    2.3.1 扫描电子显微镜  25-26
    2.3.2 原子力显微镜  26-27
    2.3.3 X 射线光电子能谱  27
    2.3.4 轮廓仪  27-28
    2.3.5 四探针测试仪  28-29
    2.3.6 分光光度计  29
    2.3.7 傅里叶变换红外光谱仪  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章 Ni_(1-x)Co_xO_(4/3)薄膜的制备  31-40
  3.1 引言  31-32
  3.2 靶材的制备  32-34
    3.2.1 实验过程  32-33
    3.2.2 实验结果与讨论  33-34
  3.3 脉冲激光沉积系统  34-37
    3.3.1 准分子激光器  35
    3.3.2 光学系统  35-36
    3.3.3 生长室系统  36
    3.3.4 抽气系统  36-37
    3.3.5 供气系统  37
    3.3.6 控制系统  37
  3.4 薄膜的制备  37-39
    3.4.1 制备薄膜的工艺参数  37-38
    3.4.2 制备薄膜的工艺流程  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 Ni_(1-x)Co_xO_(4/3)薄膜性能测试与分析  40-55
  4.1 表面形貌观察  40-42
    4.1.1 AFM 测试结果与分析  40-41
    4.1.2 SEM 形貌分析  41-42
  4.2 薄膜的XPS 表征  42-49
  4.3 薄膜厚度的测量  49-50
  4.4 薄膜的电学性能测试结果与分析  50-51
  4.5 薄膜的光学性能测试结果与分析  51-54
    4.5.1 可见光波段透过率  51-52
    4.5.2 红外波段透过率  52-54
  4.6 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-61
攻读学位期间发表的学术论文  61-63
致谢  63-64
个人简历  64

PLD法制备Ni_（1-x）Co_xO_（4/3）透明导电氧化物薄膜的研究

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