發(fā)布時(shí)間：2020-04-26 14:39

【摘要】：氧化銅作為環(huán)保、無(wú)毒、廉價(jià)的直接帶隙半導(dǎo)體材料,在諸多領(lǐng)域尤其太陽(yáng)能電池領(lǐng)域有美好的應(yīng)用前景。本研究采用直流磁控濺射法制備了氧化銅(CuO)及摻銦氧化銅(CuO:In)薄膜,并著重研究了氧氬比、襯底溫度、濺射功率、反應(yīng)氣壓等參數(shù)對(duì)薄膜微結(jié)構(gòu)和光、電學(xué)性質(zhì)的影響。此外,嘗試制備了結(jié)構(gòu)為Ag/PCBM/CH_3NH_3PbI_3/CuO/FTO的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池并測(cè)試其J-V特性。主要結(jié)果如下:(1)襯底溫度170℃時(shí)制備了-111擇優(yōu)取向的單相CuO薄膜。晶軸a和b方向上存在壓應(yīng)力,而c軸上微觀應(yīng)力隨襯底溫度升高由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力。光學(xué)吸收邊值在1.85 eV-1.94 eV之間變化,光學(xué)吸收邊的略微藍(lán)移可歸結(jié)于量子尺寸效應(yīng)。(2)氧氬比為1:2、襯底溫度≥300℃時(shí)制備的CuO薄膜具有單相結(jié)構(gòu),而600℃時(shí)薄膜的111擇優(yōu)取向最強(qiáng),500℃時(shí)薄膜的導(dǎo)電類型開(kāi)始從p型轉(zhuǎn)變n型。晶軸a,b和c方向上的微觀應(yīng)力隨襯底溫度升高均呈現(xiàn)為拉應(yīng)力。薄膜的光學(xué)吸收邊隨著襯底溫度的升高而先略微藍(lán)移后紅移。襯底溫度為400℃時(shí),薄膜的自由載流子濃度達(dá)到最大值3.406×10~(19) cm~(-3)。(3)室溫時(shí)通過(guò)調(diào)制濺射功率制備了-111擇優(yōu)取向的CuO:In薄膜,CuO:In仍是直接帶系半導(dǎo)體。隨著濺射功率的增加,薄膜的-111擇優(yōu)取向增強(qiáng),在140W時(shí)薄膜的擇優(yōu)性最強(qiáng)。軸a,b和c方向上的薄膜微觀應(yīng)力均為拉應(yīng)力,薄膜的光學(xué)吸收邊隨濺射功率的增加略微紅移,濺射功率為100 W時(shí)薄膜的導(dǎo)電類型開(kāi)始由p型轉(zhuǎn)變?yōu)閚型。薄膜的自由載流子濃度具有最大值9.333×10~(18) cm~(-3),而遷移率具有最大值23.38 cm~2s~(-1)V~(-1)。(4)室溫下在不同反應(yīng)氣壓條件下制備了CuO:In單相薄膜。CuO:In仍為直接帶隙半導(dǎo)體。高濺射功率下增大反應(yīng)氣壓使薄膜的結(jié)晶改善和-111擇優(yōu)取向增強(qiáng)。薄膜a,b和c軸方向的晶粒生長(zhǎng)呈現(xiàn)各向異性,薄膜的自由載流子濃度值均大于10~(18) cm~(-3),且導(dǎo)電類型隨反應(yīng)氣壓發(fā)生轉(zhuǎn)變。(5)CuO薄膜可作為空穴傳輸層應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。制備的Ag/PCBM/鈣鈦礦/CuO/FTO反型結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的效率為1.3%,其中短路電流、開(kāi)路電壓、填充因子分別為3.26E-4 A、0.597 V、40.1%。
【圖文】：

圖 2.1 三靶位 JGP-450 型磁控濺射沉積系統(tǒng)首先將普通玻璃片切割為 2.5 2.5 cm2，然后用吹風(fēng)見(jiàn)顆粒(目的是將附著在玻璃表面由于切割產(chǎn)生的較玻璃片襯底浸泡在比例為 1:3 的硝酸水溶液中 30 雜質(zhì)及油脂等，接著用去離子水超聲清洗 15 min，無(wú)水乙醇、去離子水對(duì)玻璃襯底分別超聲清洗 15 置于溫度為 85 ℃的烘干箱內(nèi)烘干待用。備流程如圖 2.2 所示：

圖 2.1 三靶位 JGP-450 型磁控濺射沉積系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)前，首先將普通玻璃片切割為 2.5 2.5 cm2，然后用吹風(fēng)機(jī)和流動(dòng)水去表面的可見(jiàn)顆粒(目的是將附著在玻璃表面由于切割產(chǎn)生的較大玻璃殘?jiān)?并吹干。將玻璃片襯底浸泡在比例為 1:3 的硝酸水溶液中 30 min，，目的是玻璃表面的雜質(zhì)及油脂等，接著用去離子水超聲清洗 15 min，然后再依次丙酮溶液、無(wú)水乙醇、去離子水對(duì)玻璃襯底分別超聲清洗 15 min，最后將后的玻璃片置于溫度為 85 ℃的烘干箱內(nèi)烘干待用。薄膜的制備流程如圖 2.2 所示：
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB383.2;TQ131.21;TM914.4

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳淑靜;;《薄膜光學(xué)》課程教學(xué)方法的研究[J];教育教學(xué)論壇;2017年10期

2 李滋蘭;;介紹一本國(guó)外薄膜光學(xué)新教材[J];教材通訊;1990年05期

3 陳運(yùn)祥;LiNbO_3薄膜光波導(dǎo)及其應(yīng)用(二)[J];壓電與聲光;1988年04期

4 王金城;梁禾;;最佳色的近似顯現(xiàn)[J];山東紡織工學(xué)院學(xué)報(bào);1988年04期

5 張培基;;薄膜光學(xué)中的矩陣方法[J];山東師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年01期

6 蔡剛剛;;基于橢偏法的薄膜光學(xué)特性的測(cè)量——消光法在橢偏法中的應(yīng)用[J];大眾科技;2008年11期

7 ;薄膜光學(xué) 光學(xué)薄膜參數(shù)測(cè)試[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2006年01期

8 ;薄膜光學(xué) 其他[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2006年05期

9 江月松,李翠玲,盧維強(qiáng);一種簡(jiǎn)易的薄膜光學(xué)特性測(cè)量裝置[J];光學(xué)技術(shù);2002年01期

10 ;薄膜光學(xué)性質(zhì)的測(cè)定[J];激光與紅外;1977年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張金波;鄭玉祥;趙冬冬;楊尚東;楊遼;劉諄驊;陳良堯;;銦錫合金薄膜光學(xué)性質(zhì)組分變化研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

2 殷文昌;陶呈安;王建方;;后修飾對(duì)金屬有機(jī)框架薄膜光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第六分會(huì)：金屬有機(jī)框架化學(xué)[C];2016年

3 馬孜;肖琦;姚德武;;薄膜光學(xué)監(jiān)控信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理[A];2004年光學(xué)儀器研討會(huì)論文集[C];2004年

4 張為權(quán);;雙軸晶體薄膜光學(xué)隧道效應(yīng)[A];'99十一�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

5 楊遼;鄭玉祥;楊尚東;張金波;趙冬冬;劉諄驊;陳良堯;;鉍薄膜光學(xué)性質(zhì)的溫度依賴性研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

6 武志勇;徐抒平;崔海寧;徐蔚青;;橢圓偏振法對(duì)陽(yáng)極氧化鋁薄膜光學(xué)特性的測(cè)量[A];第十八屆全國(guó)分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2014年

7 許驥平;張榮君;張遠(yuǎn);王子儀;陳磊;黃清華;盧洪亮;鄭玉祥;王松有;陳良堯;;ZrO_2薄膜光學(xué)帶隙及電子缺陷的厚度依賴特性的橢偏研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

8 夏曉川;趙龍;史志峰;;采用MOCVD方法在GaAs/p+Si襯底上生長(zhǎng)的ZnO薄膜光學(xué)和電學(xué)特性[A];第十一屆全國(guó)MOCVD學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

9 劉方;楊崇民;張建付;劉永強(qiáng);劉青龍;王松林;米高園;王慧娜;張芳;;基底溫度對(duì)制備硫化鋅和鍺薄膜光學(xué)參數(shù)的影響[A];第七屆高性能特種光學(xué)薄膜技術(shù)及應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

10 馬健波;徐均琪;鄒逢;;影響磁控濺射制備TiO_2薄膜性能的因素研究[A];中國(guó)真空學(xué)會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2012年

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1 記者劉其丕 李曉飛;天津薄膜光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2010年

2 本報(bào)首席記者 許琦敏;接力奮斗54年，研制“最強(qiáng)韌”激光薄膜[N];文匯報(bào);2018年

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1 田吉利;外延氮化鎵薄膜用硅納米圖形襯底的制備及評(píng)價(jià)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

2 孟凡理;寬光譜響應(yīng)光電功能薄膜的制備及其光伏性能研究[D];北京化工大學(xué);2018年

3 黃波;溶膠凝膠ZnO-CdO薄膜的晶體生長(zhǎng)及性能研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

4 郭貝貝;基于化學(xué)氣相沉積法制備VO_2薄膜及其光、電性能與應(yīng)用研究[D];上海大學(xué);2018年

5 李金澤;銅鋅錫硫薄膜的濺射法制備與光伏性能的研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

6 孟剛;Ni_xMg_(1-x)O薄膜的制備及光學(xué)性質(zhì)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2018年

7 劉金東;磁控濺射TiO_2薄膜織構(gòu)形成及其對(duì)N摻雜影響的研究[D];大連交通大學(xué);2018年

8 畢金蓮;脈沖電沉積Cu/In/Ga金屬預(yù)制層硒化硫化制備CIGSe薄膜的研究[D];南開(kāi)大學(xué);2017年

9 儲(chǔ)新宏;智能窗用VO_2基薄膜的磁控濺射法制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2015年

10 王偉廣;不同晶型二氧化鈦單晶薄膜的制備及其特性研究[D];山東大學(xué);2018年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫峗;化學(xué)浴沉積法制備硫化銅薄膜的研究[D];安徽建筑大學(xué);2019年

2 杜永利;氧化銅及摻銦氧化銅薄膜的磁控濺射制備及研究[D];鄭州大學(xué);2019年

3 高軍帥;Ge_(1-x)C_x薄膜的直流磁控濺射制備及A1摻雜光電改性研究[D];西安理工大學(xué);2019年

4 王常鵬;非摻雜ZnO薄膜中載流子輸運(yùn)性質(zhì)的研究[D];深圳大學(xué);2018年

5 黨媛媛;W摻雜VO_2/AZO薄膜的制備與性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2019年

6 趙遵杰;擇優(yōu)取向ZnO薄膜的EFMS技術(shù)制備及光學(xué)性能研究[D];鄭州大學(xué);2018年

7 李一鳴;磁控濺射法制備SiCN薄膜及退火處理對(duì)其性能影響研究[D];西北大學(xué);2018年

8 張巍;溶膠—凝膠法制備Ⅰ-Ⅴ族元素共摻ZnO薄膜[D];遼寧師范大學(xué);2018年

9 楊雅萍;六方氮化硼二維薄膜的化學(xué)氣相生長(zhǎng)機(jī)制及其性能研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

10 謝夢(mèng)婷;Y摻雜CdO薄膜的性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2641602