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激光制备铌掺杂二氧化钛基透明导电薄膜

时间:2014-03-12 10:55:50  来源:中国知网  作者:周霞辉

摘 要
透明导电氧化物(TCO)薄膜由于其优良的可见光透过性和导电性在平板显示器件、触摸面板、太阳能光伏电池、反射热镜、气体敏感器件和透明 PN 结等领域有着广阔的应用前景。本学位论文采用脉冲激光沉积技术(PLD)制备铌掺杂二氧化钛(TNO)透明导电薄膜,并对薄膜的结构、光学性能以及电学性能进行了详细的研究。结果表明所制备的 TNO 薄膜具有良好的可见光透过率以及低的电阻率,满足透明导电薄膜的基本要求。论文的主要内容和结论如下:
(1) 采用 PLD 技术在熔融石英衬底上制备了掺杂的锐钛矿TiO2薄膜。通过X 射线衍射仪(XRD)、X 射线荧光(XRF)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FSEM)对 TNO 薄膜的结构、组分、表面形貌进行了测试与表征。研究表明,当激光能量密度为 3J/cm2、重复频率为 4Hz、沉积温度为 600℃、氧压为 0.8Pa 时,薄膜为(101)择优取向的锐钛矿多晶膜,薄膜厚度约为 190nm。
(2) 采用紫外可见光光度计研究了 TNO 薄膜在可见光波段的平均透过率,结果表明所制备的薄膜可见光透过率都超过 70%,薄膜的紫外吸收边随氧压的增大发生了蓝移。
(3) 采用四探针平台和霍尔测试仪对 TNO 薄膜的电性能进行了研究。结果表明真空退火使 TNO 薄膜的电阻率大大降低,当激光能量密度为 3J/cm2,重复频率 4Hz,氧压 0.5Pa,退火温度为 400℃时,薄膜的电学性能最佳,此时电阻率 ρ 为 1.1×10-3 cm,载流子浓度 n 为 5.59×1020cm-3,霍尔迁移率μH为 2.33cm2/Vs。

关键词: 透明导电薄膜 TiO2薄膜 电阻率 脉冲激光沉积


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