金属掺杂氧化镍薄膜的制备及其特性研究

发布时间：2021-06-25 18:15

　　氧化镍（NiO）是一种重要的P型宽带隙半导体材料,具有高的化学稳定性和优良的电学,光学和磁学性质,使其在反铁磁性材料,电致变色显示器,化学功能传感器,太阳能电池和P型透明导电电极等方面具有广泛的应用。本文采用射频磁控溅射技术制备了未掺杂和金属掺杂的NiO薄膜。利用X射线衍射（XRD）,能量色散X射线光谱（EDX）,原子力显微镜（AFM）,扫描电子显微镜（SEM）,四探针测试仪和紫外可见近红外（UV-VIS-NIR）分光光度计分别对NiO薄膜的结构,组成成分,表面形貌,电学和光学特性进行了研究。首先,采用射频磁控溅射方法制备了未掺杂的NiO薄膜。XRD测试表明,NiO薄膜沿（111）方向择优生长,薄膜结晶质量良好;NiO薄膜的晶格常数a比体材料有所增大,表明NiO的晶胞沿（111）方向拉伸,导致NiO薄膜内存在拉伸力;退火后的NiO薄膜的择优生长取向由（111）变为（200）,且结晶性增强,晶粒尺寸增大;随着结晶质量的降低和氧气流量的增加,NiO薄膜的电阻率减小;随着氧含量的增加,薄膜的透射率降低,带隙值也随之减小;从EDX图谱中可以发现,（111）方向择优生长的最佳结晶质量的NiO薄膜... 

【文章来源】：延边大学吉林省 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１：?ＮｉＯ晶体结构示意图??

第一章绪论??１．１?ＮｉＯ的基本特性??氧化镍（ＮｉＯ）属于岩盐晶体结构（如立方氯化钠型结构），其晶体结构如图１．１??所示，其中每个氧原子周围都有６个距离最近的镍原子，这六个镍原子形成以氧??原子为中心的正八面体（黑色球为镍原子，白色球为氧原子）Ｗ。??人＿?“?Ｉ?＃?Ｎｉ??０辨—〇?？??图１．１：?ＮｉＯ晶体结构示意图??ＮｉＯ的晶格常数为ａ＝ｂ＝ｃ＝０．４１７７?ｎｍ，空间群属于Ｆｍ－３ｍ?（２２５）。Ｎｉ－０轨道??是由Ｎｉ原子的３ｄ８和４ｓ２与０原子的２ｐ４轨道重叠形成。图１．２是Ｎｉ？的基态轨??道图，可以看到沪轨道是非键，ｄａ２和７Ｔ２轨道是弱反键，剩余的轨道Ｖｔｔ４是连??接键。也有从Ｎｉ上部４ｓ轨道形成的非键４ｓａ２轨道Ｐ＿４１？?ＮｉＯ的基电子态通常被认??为是电子结构的“３￡＿”态，可以近似描述为（如）２＾）４…），＾）２＾）２，具有丰??１??

其中Ａ为Ｘ射线波长，０为布拉格角，ｄ为（ｈｋｌ）晶面间距，ｎ取整数为衍射??级数（ｎ＝ｌ，２，?３?．．．）。晶面间距ｄ是待测样品独有的参数，可以根据样品有多少ｄ??值以及衍射峰的相对强度，就能够知道该样品的结构。ＸＲＤ的基本原理如图２．２??所示：??７??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Structural,optical,and electrical properties of Cu-doped ZrO2 films prepared by magnetron co-sputtering[J]. 姚念琦,刘智超,顾广瑞,吴宝嘉.  Chinese Physics B. 2017(10)
[2]O2含量对Si/NiO:Na异质pn结的光电性能影响[J]. 李彤,王铁钢,王达夫,倪晓昌,赵新为.  光电子·激光. 2015(02)
[3]氧含量与溅射气压对NiO薄膜形貌和结构的影响[J]. 曾玉琴,杨艳,余忠,孙科,朱光伟,许志勇,兰中文.  磁性材料及器件. 2014(03)
[4]沉积时间对钼薄膜结构和热疲劳性能的影响[J]. 朱晓岗,王波,张丽霞,于敦波,杨远飞.  中国表面工程. 2014(03)
[5]溅射功率对NiO薄膜性质的影响[J]. 王新,刘楠,向嵘,李野,端木庆铎,田景全.  液晶与显示. 2011(02)
[6]直流溅射沉积氧化镍薄膜及结构表征[J]. 张宏斌,祝要民,赵胜利.  真空. 2009(01)
[7]Optical properties of nanosized ZnO films prepared by sol-gel process[J]. 楼晓波,沈鸿烈,张惠,李斌斌.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(S1)
[8]四探针技术测量薄层电阻的原理及应用[J]. 刘新福,孙以材,刘东升.  半导体技术. 2004(07)

硕士论文
[1]NiO及GaN/NiO薄膜的低温制备与特性研究[D]. 赵佳.大连理工大学 2015



本文编号：3249698