氧化亚铜的制备及其光电器件的制备

发布时间：2017-09-05 04:00

  本文关键词：氧化亚铜的制备及其光电器件的制备

  更多相关文章： 晶体生长 光电特性 热氧化 热蒸发 射频磁控溅射 Cu_2O薄膜 Si/Cu_2O异质结 器件性能

【摘要】：Cu_2O具有2.1eV的直接带隙,是一种优良的p型半导体氧化物材料,可以应用于场效应晶体器件、光催化、光电转换和探测。然而Cu_2O的缺陷对材料的光电性质产生巨大的负面作用,因此如何制备高质量的Cu_2O晶体,并且抑制器件制作过程中缺陷的产生是Cu_2O材料进一步走向应用的制约因素。本论文通过研究热氧化制备Cu_2O晶体的方法,揭示Cu_2O中缺陷对晶体结构、光电性质的影响。我们进一步探索Si/Cu_2O异质结器件在光电转换领域的应用,揭示界面性质对器件性能的影响,主要内容及结果如下:(1)通过高温热氧化法制备出结晶性、透光性很好,带隙宽度约为1.96eV,晶粒尺寸平均约为0.64cm2,霍尔迁移率为60-70cm2/Vs的晶体薄片。并且研究了热氧化法制备的Cu_2O晶体生长条件对晶体结构和晶体形貌的影响,以及对其光电性质进行了系统的分析。(2)通过热蒸发的方法制备了高纯的Cu_2O薄膜,利用XPS分析了将薄膜沉积在Si表面分别进行甲基钝化处理和氢化处理对Si/Cu_2O异质结表面的影响。得出Si表面甲基化处理能够抑制硅表面的氧化,对比两种处理方法得出甲基钝化处理Si表面可以提高Si/Cu_2O异质结的光电性能获得了稳定性好的器件。并比较了将Cu_2O薄膜分别沉积在Si金字塔结构和Si平面结构两种异质结器件性能,优化沉积薄膜厚度后效率可以达到6.02%。(3)通过射频磁控溅射的薄膜制备工艺,控制氩气和氧气的流量以及溅射功率,对薄膜表面形貌、厚度等分析,优化溅射的工艺参数获得了光电性能优良、单一相的Cu_2O薄膜材料。并通过对Si表面甲基钝化处理抑制硅表面的氧化,和生长金字塔结构有效的增加光吸收,由此来提高Si/Cu_2O异质结的光电性能并获得了较高的器件效率1.05%。
【关键词】：晶体生长 光电特性 热氧化 热蒸发 射频磁控溅射 Cu_2O薄膜 Si/Cu_2O异质结 器件性能
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.21;TN15
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 氧化亚铜基本特性9-10
• 1.2.1 氧化亚铜晶体结构9
• 1.2.2 氧化亚铜的光电性质9-10
• 1.3 氧化亚铜的应用10-12
• 1.3.1 Cu_2O在太阳能电池中的应用10-11
• 1.3.2 Cu_2O在其他领域的应用11-12
• 1.4 氧化亚铜的制备方法12-16
• 1.4.1 高温热氧化法12
• 1.4.2 热蒸镀法12-13
• 1.4.3 磁控溅射法13
• 1.4.4 分子束外延法13-14
• 1.4.5 电化学沉积法14
• 1.4.6 溶胶-凝胶法14-16
• 1.5 本文研究思路及实验内容16-17
• 第二章 氧化亚铜晶体材料制备表征17-28
• 2.1 前言17-18
• 2.2 热氧化法制备Cu_2O晶体18-20
• 2.2.1 实验仪器18
• 2.2.2 实验试剂及材料18
• 2.2.3 实验流程18-20
• 2.3 氧化亚铜晶体表征20-27
• 2.3.1 晶体结构性能表征20-21
• 2.3.2 晶体材料的光学性能表征21-22
• 2.3.3 晶体表面形貌表征22-23
• 2.3.4 Cu_2O晶体霍尔效应测试分析（Hall Effect）23-24
• 2.3.5 Cu_2O不同晶面的电学性质测试24-25
• 2.3.6 开尔文探针力显微镜(KPFM)表征晶体材料表面电势25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 热蒸发法制备Cu_2O薄膜及Si/Cu_2O异质结光电特性研究28-38
• 3.1 前言28-29
• 3.2 Si/Cu_2O异质结器件制作29-32
• 3.2.1 实验仪器29-30
• 3.2.2 实验试剂及材料30
• 3.2.3 实验流程30-32
• 3.3 Si/Cu_2O异质结器件性能测试32-37
• 3.3.1 X射线光电子能谱对薄膜测试分析32-33
• 3.3.2 太阳能器件效率测试分析33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 磁控溅射法制备Cu_2O薄膜及Si/Cu_2O异质结光电特性研究38-46
• 4.1 前言38-39
• 4.2 实验部分39-42
• 4.2.1 实验仪器39
• 4.2.2 实验材料39-40
• 4.2.3 实验流程40-42
• 4.3 Cu_2O薄膜表征42-43
• 4.3.1 不同氧气流量对Cu_2O薄膜结构的影响42
• 4.3.2 不同氧气流量对Cu_2O薄膜光学性能影响42-43
• 4.4 Si/Cu_2O异质结器件性能测试表征43-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 总结和展望46-48
• 5.1 总结46-47
• 5.2 展望47-48
• 参考文献48-52
• 硕士期间发表的学术论文52-53
• 致谢53

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本文编号：795677