真空蒸发—氧化法制备CIO薄膜的研究

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CIO (CdIn2O4)薄膜是一种n型宽禁带氧化物薄膜材料,具备优良的光电性能和气敏特性,是目前研究透明导电氧化物薄膜的重要组成部分。透明导电氧化物薄膜已经被广泛的应用于民用和军事领域,最具代表的应用即商业上制备透明电极。目前,制备CIO薄膜的方法很多,包括真空蒸发镀膜法。本文在总结了近期国内外对CIO薄膜的研究成果基础上,采取理论分析与实验相结合的方法,用真空蒸发-氧化法对CIO薄膜的制备条件和光电性能进行了较深入的研究。实验结果表明这种方法能制备出质量良好的CIO薄膜,这种方法具有成本低、易操作等优点。本文是在DM-300B型真空蒸发镀膜机上,采用真空蒸发-氧化法制备了CIO薄膜,并用X射线衍射、扫描电子显微镜分析了薄膜的组成成分和表面形貌。分析结果表明:采用真空蒸发氧化法制备的薄膜是多晶结构,是具有CIO相,In203相以及CdO相的混合结构。并用ACCENT-5500型霍尔效应测试仪测试了不同条件下制备的薄膜的电阻率,迁移率和载流子浓度;用UV-3600型紫外-可见分光光度计对不同条件下制备的薄膜的光学性能进行了分析,分析结果表明,随着氧化温度升高和氧化时间的增加,薄膜的导电性能得到提高,透明性明显改善。本文从大量的实验数据中,总结出制备CIO薄膜的最佳制备条件。其实验条件为:工作压强为2×10-3Pa,加热电流为50A,加热时间20min,氧气流量为160ml/min,氧化时间为1h,氧化温度700℃,在此条件下获得的薄膜电阻率为0.012Ω.cm,迁移率为3.47cm2/V.S,载流子浓度为1.50x1020cm-3。在可见光范围内,波长为760nm处薄膜的透光率达到90%。可见此法生长的CIO薄膜有着良好的光电性能。
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