激光制备铌掺杂二氧化钛基透明导电薄膜

论文摘要

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1.1×10-3Ωcm,载流子浓度n为5.59×1020cm-3,霍尔迁移率μH为2.33cm2/Vs。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 透明导电氧化物薄膜
• 1.3 TCO 导电机制及光学透过性机理
• 1.4 TCO 薄膜的制备技术
• 2 薄膜的制备及光电性能的研究'>1.5 Nb：TiO₂薄膜的制备及光电性能的研究
• 1.6 本论文主要研究内容
• 2 脉冲激光沉积技术
• 2.1 脉冲激光沉积系统概述
• 2.2 脉冲激光沉积原理
• 2.3 薄膜的成核生长理论
• 2.4 脉冲激光沉积法的特点
• 本章小结
• 3 TNO 薄膜的制备及性能表征
• 3.1 引言
• 3.2 靶材的制备及性能表征
• 3.3 基片的清洗
• 3.4 TNO 薄膜的制备
• 3.5 测试与表征
• 本章小结
• 4 TNO 薄膜结构表征
• 4.1 TNO 薄膜生长机理分析
• 4.2 TNO 薄膜结晶性能分析
• 4.3 TNO 薄膜成分分析
• 4.4 TNO 薄膜表面形貌分析
• 本章小结
• 5 TNO 薄膜性能分析
• 5.1 TNO 薄膜光学性能分析
• 5.2 TNO 薄膜电学性能分析
• 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献