【摘要】：銅在自然界中儲(chǔ)量豐富,無毒,價(jià)格低廉,它有兩種主要的氧化相,分別是氧化銅(CuO)和氧化亞銅(Cu_2O);此外,銅還存在另一種氧化物,為三氧化四銅(Cu_4O_3),它是一種亞穩(wěn)態(tài)的化合物。這三種氧化物因優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能在太陽能電池、鋰電池及光催化等方面有良好的應(yīng)用前景,是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)材料。本文采用射頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù),高純銅靶(99.995%)作為濺射靶材,在氬氣和氧氣的混合氣氛下,沉積了銅氧化物薄膜。利用傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線衍射儀(XRD)、臺(tái)階儀和光纖光譜儀對(duì)制備的薄膜進(jìn)行了表征。研究了氧氣流量、射頻功率、工作氣壓和沉積溫度對(duì)銅氧化物薄膜的組成、結(jié)構(gòu)、沉積速率和光學(xué)性能的影響。主要研究結(jié)果如下:通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)(氧氣流量、射頻功率和工作氣壓)來調(diào)控銅氧原子比例,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單一相的CuO、Cu_2O和Cu_4O_3薄膜材料的制備;利用臺(tái)階儀測(cè)出樣品的膜厚,用膜厚除以沉積時(shí)間,得出制備樣品的沉積速率,發(fā)現(xiàn)Cu_2O和Cu_4O_3薄膜的沉積速率明顯高于CuO薄膜的沉積速率;過高的氧氣流量和沉積氣壓都會(huì)導(dǎo)致靶中毒的現(xiàn)象產(chǎn)生,使CuO薄膜的沉積速率明顯下降。CuO、Cu_2O和Cu_4O_3的光學(xué)性能表征的結(jié)果表明,三種銅氧化物(CuO、Cu_2O和Cu_4O_3)都為直接帶隙半導(dǎo)體。本文研究了沉積溫度對(duì)多晶氧化亞銅薄膜的影響。發(fā)現(xiàn)沉積溫度影響Cu_2O薄膜的擇優(yōu)取向:當(dāng)溫度為室溫和150℃時(shí),薄膜表現(xiàn)出(200)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng),當(dāng)在溫度為300℃時(shí),薄膜以(111)晶面為擇優(yōu)取向;光學(xué)測(cè)試表明Cu_2O薄膜的光學(xué)帶隙與Cu_2O的擇優(yōu)取向有關(guān),以(200)晶面為擇優(yōu)取向的Cu_2O薄膜,對(duì)應(yīng)較低的光學(xué)帶隙(約1.97 eV);以(111)晶面為擇優(yōu)取向的Cu_2O薄膜,對(duì)應(yīng)較高的光學(xué)帶隙(約2.23 eV)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2780523