脉冲激光沉积法制备钽掺杂二氧化钛薄膜分析.pdf

中图分类号:O47 论文编号:1028708 14-S039
学科分类号:070205


硕士学位论文


脉冲激光沉积法制备钽掺杂二氧化钛
薄膜的研究

研究生姓名薛将
学科、专业凝聚态物理
研究方向半导体氧化物薄膜
指导教师潘风明教授


南京航空航天大学
研究生院理学院
二О一四年三月

万方数据
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

The Graduate School
College of Science

Properties of Ta-doped TiO2 thin films
Prepared by Pulsed Laser Deposition

A Thesis in

Physis

by
Xue Jiang
Advised by
Prof. Pan Fengming

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Science

March, 2014

万方数据
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行
的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢
的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
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或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
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等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)





作者签名:
日期:










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南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
透明导电氧化物(TCO)薄膜凭借其优良的导电性和可见光透射率在太阳能电池、平面显
示器件、反射热镜、透明PN结、气敏传感器以及透明电极等领域有着广范的应用前景。钽掺杂
二氧化钛是一种近年来新发现的具有很大潜力的透明导电氧化物,人们对它的认识还远远不够,
探索钽掺杂二氧化钛薄膜的制备工艺尤为重要。此外,之前对于钽掺杂二氧化钛薄膜的研究缺
乏对其内部电输运机制的分析。本文采用脉冲激光沉积法(PLD)制备了钽掺杂二氧化钛
(Ta:TiO2)薄膜,并详细研究了薄膜的结构、表面形貌、光学性质以及电输运性质。论文的主
要内容和结论如下:
。通过X射线衍射仪(XRD)、原
子力显微镜(AFM)对Ta:TiO2薄膜的结构、形貌进行了测试表征与分析。试验表明,当沉积温
度为300℃、、重复频率为5Hz、 -,薄膜
为(101)择优取向的锐钛矿多晶膜。所制得的薄膜峰谷之间的粗糙度都在10nm左右,符合工
业上多种光电子器件的要求。
:TiO2薄膜在可见光区域内的平均透射率,结果显示
所制得的薄膜的可见光透过率都在80%左右,薄膜的透射峰随氧压的改变先后出现了红移和蓝
移,是因为薄膜带隙发生了变化。
:TiO2薄膜的电性能进行了研究。结果表明Ta掺杂TiO2薄膜电阻率、
载流子浓度以及霍尔迁移率对氧气分气压较为敏感。本试验中所制得的薄膜迁移率较低,原因
是粒子和氧在接近衬底表面时撞击而产生了能量损失。
。在150K到210K温度
范围内,热激发是主要的导电机制;而在10K到150K范围内,电导率随温度的变化符合Mott的
多级变程跳跃模型(VRH);在210K到300K范围内,电阻率和exp(b/T)1/2呈正比,属于跳跃导电
机制。



关键词:Ta掺杂TiO2,脉冲激光沉积法,透明导电薄膜,电阻率,导电机制





I
万方数据
脉冲激光沉积法制备钽掺杂二氧化钛薄膜的研究
ABSTRACT

Transparent conductive oxide (TCO) thin film has broad applicati