免费论文：p型Cu系结构氧化物的制备及性能研究

p型半导体是流动的空穴密度超过导电的电子密度的非本征半导体，它是光伏及热电等能源器件的重要的组成部分。而p型透明导电氧化物(Transparent Conducting Oxide，TCO)是一种具有良好可见光透过性与导电性的材料。目前p型TCO材料研究相对缺乏，难以实现以p-n结为基本构造的透明器件的实际应用。本研究基于p型Cu系透明导电氧化物，采用磁控溅射法合成薄膜，探索出成功制备CuAlO2及Cu2O薄膜的溅射工艺，并复合制备p-Cu2O/n-ZnO异质结，研究其光伏性能；此外采用溶胶凝胶法制备了系列Mg掺杂的铜铁矿结构氧化物CuCr1-xMgxO2，并对其热电性能进行详细研究，本论文的主要研究内容和取得的主要进展如下：1、探索了射频磁控溅射法制备铜铁矿结构氧化物CuAlO2薄膜的工艺条件。未退火薄膜呈非晶，通过退火温度及退火气氛等因素的研究，成功在石英衬底上制备了CuAlO2晶体薄膜。优化退火条件为：惰性气体氛围(N2或Ar气氛) 900 ℃保温5 h。CuAlO2薄膜可见光透过性介于15%-60%之间，但缺乏良好的电学性能，可能原因为薄膜表面开裂。2、研究了共溅射磁控溅射法制备Al掺杂Cu2O薄膜工艺条件。通过调节靶材溅射功率、衬底温度、靶材溅射方式等条件，成功制备具有良好光学及电学性能的p型Cu2O薄膜，薄膜电导率为8.80×10-2 S/cm，最高可见光透过性达到65%。将其与n型ZnO薄膜复合制备p-n异质结。结果表明随ZnO沉积温度升高，薄膜结晶性能增强，最高可见光透过性达到50%。光电压值随ZnO沉积温度升高而增加至最高40 mV后下降，此时放电光电流约为11 nA。随Cu2O退火温度增加，p-n结薄膜可见光透过性最高达到80%，光电压值逐渐增大，最高达20 mV，此时光电流值约为27 nA。3、采用溶胶凝胶法制备CuCr1-xMgxO2并研究其热电性能。结果表明，Mg元素掺杂与其热电性能有着密切的关系，当掺杂量Mg x=0.10时溶胶凝胶法制备样品功率因子在470 K时高达1.37×10-4 Wm-1K-2，与固相合成法相比提高近37%。

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