脈沖激光沉積法制備鉭摻雜二氧化鈦薄膜的研究.pdf

1、透明導電氧化物(TCO)薄膜憑借其優良的導電性和可見光透射率在太陽能電池、平面顯示器件、反射熱鏡、透明PN結、氣敏傳感器以及透明電極等領域有著廣范的應用前景。鉭摻雜二氧化鈦是一種近年來新發現的具有很大潛力的透明導電氧化物,人們對它的認識還遠遠不夠,探索鉭摻雜二氧化鈦薄膜的制備工藝尤為重要。此外,之前對于鉭摻雜二氧化鈦薄膜的研究缺乏對其內部電輸運機制的分析。本文采用脈沖激光沉積法( PLD)制備了鉭摻雜二氧化鈦(Ta:TiO2)薄膜,并詳

2、細研究了薄膜的結構、表面形貌、光學性質以及電輸運性質。論文的主要內容和結論如下:
　　1.采用PLD方法在石英玻璃襯底上制備了鉭摻雜TiO2薄膜。通過X射線衍射儀(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)對Ta:TiO2薄膜的結構、形貌進行了測試表征與分析。試驗表明,當沉積溫度為300℃、激光能量密度為6.5J/cm2、重復頻率為5Hz、氧壓范圍在0.3Pa-0.7Pa之間時,薄膜為(101)擇優取向的銳鈦礦多晶膜。所制得的薄膜峰谷之間的

3、粗糙度都在10nm左右,符合工業上多種光電子器件的要求。
　　2.采用紫外可見光分光光度計測試了Ta:TiO2薄膜在可見光區域內的平均透射率,結果顯示所制得的薄膜的可見光透過率都在80％左右,薄膜的透射峰隨氧壓的改變先后出現了紅移和藍移,是因為薄膜帶隙發生了變化。
　　3.采用霍爾測試儀對Ta:TiO2薄膜的電性能進行了研究。結果表明Ta摻雜TiO2薄膜電阻率、載流子濃度以及霍爾遷移率對氧氣分氣壓較為敏感。本試驗中所制得的薄