TiO 2 基透明导电薄膜的磁控溅射制备及其光电性能
发布时间：2022-02-22 08:31
相比于传统的透明导电氧化物Sn:In2O3（ITO）材料,掺杂的TiO2具有化学性质稳定、储量丰富、环境友好等特点,在平板显示、太阳能电池、触摸屏等光电器件领域有着重要的应用前景。本文利用磁控溅射方法制备了Ta掺杂TiO2（TaTO）薄膜、Nb和Ta共掺杂TiO2（NTTO）薄膜以及NTTO/Cu/NTTO（TCT）多层复合薄膜,研究了衬底温度、溅射功率、薄膜厚度等工艺条件对薄膜结构、形貌、组分和光电性能的影响。在此基础上探讨了TiO2基透明导电薄膜的晶体结构和载流子输运机制对其电学性能的影响。研究的主要内容如下:（1）结合射频磁控溅射和真空退火处理在石英衬底上制备了多晶锐钛矿TaTO薄膜,研究了衬底温度（室温?350°C）对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,Ti和Ta主要以Ti4+和Ta5+的形式存在于薄膜中,大多数Ta5+离子成功替代了Ti4+离子。薄膜表面具有均...
【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 TCO薄膜的基本特征
1.2 薄膜制备技术
1.3 TCO薄膜的应用
1.4 TiO_2基透明导电薄膜研究进展
1.5 论文的主要工作
2 薄膜的制备与性能表征
2.1 薄膜的制备
2.2 薄膜的结构表征
2.3 薄膜光电性能表征
2.4 设备调试
2.5 本章小结
3 Ta:TiO_2薄膜的制备及其光电性能研究
3.1 TaTO薄膜的制备
3.2 TaTO薄膜的结构特征
3.3 价态和成分分析
3.4 薄膜的电学性能
3.5 薄膜的光学性能
3.6 本章小结
4 Nb、Ta共掺杂TiO_2薄膜的制备及其光电性能研究
4.1 NTTO薄膜的制备
4.2 溅射功率与NTTO薄膜性能的关联
4.3 薄膜厚度与NTTO薄膜性能的关联
4.4 本章小节
5 NTTO/Cu/NTTO多层复合薄膜的研究
5.1 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的制备
5.2 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的结构与元素分析
5.3 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的电学性能
5.4 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的光学性能
5.5 本章小结
6 薄膜结构与载流子输运性质研究
6.1 结构与电学性能的关系
6.2 载流子浓度的影响机理
6.3 载流子的输运机制研究
6.4 本章小结
7 总结与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射Nb掺杂TiO2薄膜的研究[J]. 辛荣生,苏雷生,林钰,姚志强. 真空科学与技术学报. 2018(06)
[2]教学型椭偏仪测量各向异性单轴晶体光学参数的方法研究[J]. 张锁歆,钱建强,郝维昌,秦雨浩,姚星群. 物理与工程. 2018(03)
[3]利用椭偏仪研究氢气退火处理对ZnO-Ga薄膜光学性能的影响（英文）[J]. 杨娇,高美珍. 红外与毫米波学报. 2016(01)
[4]Optimization of TiO2/Cu/TiO2 multilayers as a transparent composite electrode deposited by electron-beam evaporation at room temperature[J]. 孙洪涛,王小平,寇志起,王丽军,王金烨,孙义清. Chinese Physics B. 2015(04)
[5]Nb高掺杂量对锐钛矿TiO2导电和光学性能影响[J]. 侯清玉,吕致远,赵春旺. 物理学报. 2015(01)
[6]H2气氛退火处理对Nb掺杂TiO2薄膜光电性能的影响[J]. 张彬,王伟丽,牛巧利,邹贤劭,董军,章勇. 物理学报. 2014(06)
[7]锶掺杂纳米TiO2薄膜的制备及性能研究[J]. 丁士文,高甲,丁宇. 化学学报. 2011(24)
[8]绒面ZnO:Al（ZAO）透明导电薄膜的制备[J]. 付恩刚,方玲,庄大明,张弓. 太阳能学报. 2003(05)
[9]透明导电薄膜最佳掺杂含量的理论计算[J]. 范志新. 半导体学报. 2002(06)
[10]透明导电氧化物薄膜研究现状与产业化进展[J]. 赵谢群. 电子元件与材料. 2000(01)
博士论文
[1]新型Ga掺杂ZnO基透明导电薄膜的制备与研究[D]. 张哲浩.浙江大学 2015
[2]ZnO/Si异质结构晶界行为及其载流子输运机制研究[D]. 刘秉策.中国科学技术大学 2011
本文编号：3639083
【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 TCO薄膜的基本特征
1.2 薄膜制备技术
1.3 TCO薄膜的应用
1.4 TiO_2基透明导电薄膜研究进展
1.5 论文的主要工作
2 薄膜的制备与性能表征
2.1 薄膜的制备
2.2 薄膜的结构表征
2.3 薄膜光电性能表征
2.4 设备调试
2.5 本章小结
3 Ta:TiO_2薄膜的制备及其光电性能研究
3.1 TaTO薄膜的制备
3.2 TaTO薄膜的结构特征
3.3 价态和成分分析
3.4 薄膜的电学性能
3.5 薄膜的光学性能
3.6 本章小结
4 Nb、Ta共掺杂TiO_2薄膜的制备及其光电性能研究
4.1 NTTO薄膜的制备
4.2 溅射功率与NTTO薄膜性能的关联
4.3 薄膜厚度与NTTO薄膜性能的关联
4.4 本章小节
5 NTTO/Cu/NTTO多层复合薄膜的研究
5.1 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的制备
5.2 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的结构与元素分析
5.3 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的电学性能
5.4 NTTO/Cu/NTTO多层薄膜的光学性能
5.5 本章小结
6 薄膜结构与载流子输运性质研究
6.1 结构与电学性能的关系
6.2 载流子浓度的影响机理
6.3 载流子的输运机制研究
6.4 本章小结
7 总结与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射Nb掺杂TiO2薄膜的研究[J]. 辛荣生,苏雷生,林钰,姚志强. 真空科学与技术学报. 2018(06)
[2]教学型椭偏仪测量各向异性单轴晶体光学参数的方法研究[J]. 张锁歆,钱建强,郝维昌,秦雨浩,姚星群. 物理与工程. 2018(03)
[3]利用椭偏仪研究氢气退火处理对ZnO-Ga薄膜光学性能的影响（英文）[J]. 杨娇,高美珍. 红外与毫米波学报. 2016(01)
[4]Optimization of TiO2/Cu/TiO2 multilayers as a transparent composite electrode deposited by electron-beam evaporation at room temperature[J]. 孙洪涛,王小平,寇志起,王丽军,王金烨,孙义清. Chinese Physics B. 2015(04)
[5]Nb高掺杂量对锐钛矿TiO2导电和光学性能影响[J]. 侯清玉,吕致远,赵春旺. 物理学报. 2015(01)
[6]H2气氛退火处理对Nb掺杂TiO2薄膜光电性能的影响[J]. 张彬,王伟丽,牛巧利,邹贤劭,董军,章勇. 物理学报. 2014(06)
[7]锶掺杂纳米TiO2薄膜的制备及性能研究[J]. 丁士文,高甲,丁宇. 化学学报. 2011(24)
[8]绒面ZnO:Al（ZAO）透明导电薄膜的制备[J]. 付恩刚,方玲,庄大明,张弓. 太阳能学报. 2003(05)
[9]透明导电薄膜最佳掺杂含量的理论计算[J]. 范志新. 半导体学报. 2002(06)
[10]透明导电氧化物薄膜研究现状与产业化进展[J]. 赵谢群. 电子元件与材料. 2000(01)
博士论文
[1]新型Ga掺杂ZnO基透明导电薄膜的制备与研究[D]. 张哲浩.浙江大学 2015
[2]ZnO/Si异质结构晶界行为及其载流子输运机制研究[D]. 刘秉策.中国科学技术大学 2011
本文编号：3639083
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3639083.html
