基于透明晶体管的SrTiO3透明薄膜制备及其性能研究

论文摘要

透明导电薄膜是一种重要的光电材料,它具有高导电性,在可见光范围内有很高的透光性,且在红外范围有很高的反射性,在电子产业中有着很广阔的应用前景。SrTiO3是一种典型的宽禁带钙钛矿金属氧化物,其本征禁带宽度为3.2 eV,在可见光波段内具有良好的透过率,通过掺杂可以调制、改善其电学特性,是一种很有发展潜力的透明导电材料。本论文以溶胶-凝胶法为基础,采用旋涂法制备SrTiO3透明薄膜及LaxSr1-xTiO3透明导电氧化物薄膜。采用掠入射X射线衍射（GIXRXD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、NKD-8000型薄膜分析仪和四探针仪对所制备薄膜的结构、表面形貌、透过率、折射率和电阻率等进行表征。首先,通过两种溶胶体系比较,选择合适的体系进行本征SrTiO3透明薄膜的制备,最终确定乙二醇甲醚-冰醋酸体系,因为该体系制备出的SrTiO3薄膜表面形貌均匀、致密并且光学特性较好；其次,探讨了螯合剂乙酰丙酮、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮、陈化温度、预处理温度和退火温度对于胶体的制备及薄膜的表面形貌、光学特性的影响,确定出制备本征SrTi03透明薄膜的工艺；最后,在本征SrTiO3透明薄膜工艺的基础上进行La掺杂,制备LaxSr1-xTiO3透明导电氧化物薄膜,研究不同掺杂浓度对薄膜的表面形貌、光学特性和电学特性的影响,并对相应原理机制进行分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 透明导电薄膜概述
• 1.1.1 透明导电薄膜的简介
• 1.1.2 透明导电薄膜的应用
• 1.1.3 透明导电薄膜的研究现状及发展方向
• 3的晶体结构、特性和应用'>1.2 SrTiO₃的晶体结构、特性和应用
• 3的晶体结构'>1.2.1 SrTiO₃的晶体结构
• 3材料的特性'>1.2.2 SrTiO₃材料的特性
• 3材料的应用'>1.2.3 SrTiO₃材料的应用
• 3薄膜的制备方法'>1.3 SrTiO₃薄膜的制备方法
• 1.3.1 物理气相沉积法（PVD）
• 1.3.2 化学气相沉积法（CVD）
• 1.3.3 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）
• 3薄膜的研究意义及现状'>1.4 SrTiO₃薄膜的研究意义及现状
• 3透明导电薄膜的研究意义'>1.4.1 SrTiO₃透明导电薄膜的研究意义
• 3透明导电薄膜的国外研究现状'>1.4.2 SrTiO₃透明导电薄膜的国外研究现状
• 3透明导电薄膜的国内研究现状'>1.4.3 SrTiO₃透明导电薄膜的国内研究现状
• 1.5 论文的选题及主要研究内容
• 1.5.1 选题的意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第二章 实验原理、设计及表征
• 2.1 实验原理
• 2.1.1 制备SrTiO3薄膜的机理
• 3的掺杂机理'>2.1.2 SrTiO₃的掺杂机理
• 2.2 实验设计
• 2.2.1 体系选择
• 3薄膜质量及性能的主要因素'>2.2.2 影响SrTiO₃薄膜质量及性能的主要因素
• 2.3 工艺参数的确定与薄膜结构、性能的表征
• 2.3.1 热重及热差分析
• 2.3.2 薄膜成分的表征
• 2.3.3 薄膜形貌的表征
• 2.3.4 薄膜厚度的表征
• 2.3.5 薄膜光学特性的表征
• 2.3.6 薄膜电学特性的表征
• 2.4 本章小结
• 3 薄膜'>第三章 溶胶-凝胶法制备SrTiO₃薄膜
• 3 薄膜的制备流程'>3.1 SrTiO₃薄膜的制备流程
• 3.1.1 实验原料及设备
• 3.1.2 衬底选取及清洗
• 3.1.3 实验流程
• 3 薄膜的体系选择'>3.2 SrTiO₃薄膜的体系选择
• 3.2.1 水-冰醋酸体系
• 3.2.2 乙二醇甲醚-冰醋酸体系
• 3.2.3 结果表征与分析
• 3薄膜的实验结果表征及分析'>3.3 各个影响因素SrTiO₃薄膜的实验结果表征及分析
• 3.3.1 螯合剂-乙酰丙酮
• 3.3.2 表面活性剂-聚乙烯吡咯烷酮
• 3.3.3 陈化温度和时间
• 3.3.4 预处理温度
• 3.3.5 火温度
• 3.4 本章小结
• 3薄膜光电性能的影响'>第四章 掺杂对 SrTiO₃薄膜光电性能的影响
• xSr_1-xTiO₃薄膜的制备'>4.1 La_xSr_1-xTiO₃薄膜的制备
• 4.1.1 掺杂原料及掺杂实验设计
• xSr_1-xTiO₃薄膜的工艺流程'>4.1.2 La_xSr_1-xTiO₃薄膜的工艺流程
• xSr_1-xTiO₃薄膜的结构特性的表征及分析'>4.2 La_xSr_1-xTiO₃薄膜的结构特性的表征及分析
• xSr_1-xTiO₃薄膜掠入射X射线衍射分析'>4.2.1 不同掺杂浓度的La_xSr_1-xTiO₃薄膜掠入射X射线衍射分析
• xSr_1-xTiO₃薄膜SEM、EDS和AFM分析'>4.2.2 不同掺杂浓度的La_xSr_1-xTiO₃薄膜SEM、EDS和AFM分析
• xSr_1-xTiO₃薄膜光学性能的影响'>4.2.3 掺杂浓度对La_xSr_1-xTiO₃薄膜光学性能的影响
• xSr_1-xTiO₃薄膜电学性能的影响'>4.2.4 掺杂浓度对La_xSr_1-xTiO₃薄膜电学性能的影响
• xSr_1-xTiO₃透明导电薄膜的性能指数表征'>4.3 La_xSr_1-xTiO₃透明导电薄膜的性能指数表征
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文工作总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 存在的问题及下一步工作打算
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢