[發(fā)明專利]一種金屬電阻率Cu/Cu2O半導(dǎo)體彌散復(fù)合薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510076766.2
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104651790B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇江濱;王旭東;馬驥;劉陽;蔣美萍;唐斌
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所32207
• 代理人: 霍冠禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無機(jī)復(fù)合薄膜及其制備方法，尤其是一種具有金屬級電阻率和半導(dǎo)體帶隙雙重特性的Cu/Cu₂O彌散復(fù)合薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

氧化亞銅(化學(xué)式Cu₂O)為一價(jià)銅的氧化物，屬赤銅礦結(jié)構(gòu)，其電阻率為3×10⁶Ω·cm，帶隙寬度為2.17eV，是一種直接帶隙p型半導(dǎo)體材料。由于Cu₂O具有優(yōu)良的光電和化學(xué)特性，以及成本低廉、制備容易和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，使Cu₂O薄膜成為一種具有廣泛用途的材料，在太陽能電池(參見文獻(xiàn)：1.Han K，Tao M，Sol Energy Mater Sol Cells，2009，93：153；2.Loferski J J，J Appl Phys，1956，27：777；3.Tanaka H，Shimakawa T，Miyata T et al，Thin Solid Films，2004，469-470：80；4.Mittiga A，Salza E，Sarto F et al，Appl Phys Lett，2006，88：163502)、光催化(參見文獻(xiàn)：1.Zheng Z，Huang B，Wang Z et al，J Phys Chem C，2009，113：14448；2.Yu H，Yu J，Mann S et al，Chem Mater，2007，19：4327；3.Zhang Y，Deng B，Zhang T et al，J Phys Chem C，2010，114：5073；4.Zhang J，Zhu H，Zheng S et al，Appl Mater Interfaces，2009，1：2111；5.Huang L，Zhang S，Peng F et al，Scripta Mater，2010，63：159)和電極材料(參見文獻(xiàn)：1.Tachibana Y，Muramoto R，Matsumoto H et al，Res Chem Intermed，2006，32：575)等領(lǐng)域均有潛在的應(yīng)用。理論計(jì)算結(jié)果表明，Cu₂O太陽能電池的太陽光-電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)18％(參見文獻(xiàn)：1.Loferski JJ，J Appl Phys，1956，27：777-784)，但是到目前為止，文獻(xiàn)中報(bào)道的Cu₂O太陽能電池的最高效率僅為2％(參見文獻(xiàn)：1.MittigaA，Salza E，Sarto F et al，Appl Phys Lett，2006，88：163502)。其中很重要的一個(gè)原因就是Cu₂O薄膜具有較低的載流子濃度和遷移率，使得薄膜太陽能電池的總電阻率很高(參見文獻(xiàn)：1.Han X，Han K，Tao M，Thin Solid Films，2010，518：5363-5367；2.Han K，Tao M，Sol Energy Mater&Sol Cells，2009，93：153-157)。此外，雖然Cu₂O具有較窄的帶隙，能夠較好地利用太陽光，但是由于其電阻率較高以及晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差(參見文獻(xiàn)：1.Gerischer H，J Electroanal Chem Interfacial Electrochem，1977，82：133)，一定程度上限制了它作為太陽能電池電極材料的應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有金屬級電阻率和太陽窗口半導(dǎo)體帶隙的Cu/Cu₂O彌散復(fù)合薄膜及其制備方法。

本發(fā)明的薄膜的技術(shù)方案為：

一種金屬電阻率Cu/Cu₂O半導(dǎo)體彌散復(fù)合薄膜，所述薄膜中Cu和Cu₂O組分彌散均勻分布，摩爾比例為10∶1，薄膜厚度約為72nm，電阻率為(5.23～9.98)×10^-5Ω·cm，禁帶寬度為(2.23～2.47)eV。

本發(fā)明的方法的技術(shù)方案為：一種金屬電阻率Cu/Cu₂O半導(dǎo)體彌散復(fù)合薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1)采用JGP500A型平衡磁控濺射鍍膜系統(tǒng)，先將干凈的玻璃片固定在樣品盤上，再將高純銅靶安裝在濺射源上；

2)關(guān)上腔門抽高真空，然后通高純氬氣，并調(diào)節(jié)高閥保持腔室氣壓恒定；

3)在直流100W的功率下對銅靶預(yù)濺射10分鐘，以除去銅靶表面可能的氧化層；

4)調(diào)節(jié)濺射功率，打開樣品擋板，通過改變襯底偏壓在玻璃襯底上沉積了Cu/Cu₂O彌散復(fù)合薄膜。