氧化铜薄膜的应用

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1、氧化铜薄膜的应用氧化铜薄膜具有良好的透明导电性、压电性、光电性、气敏性、压敏性、易于与多种半导体材料实现集成化。由于这些优界的性质，使其具有广泛的用途和许多潜在的应用，如光电器件、声表而波器件、平而光波导、透明电极、透明导屯膜、压电器件、气敏传感器和GaN的缓冲层等⑻。（1）氧化铜薄膜在光电器件方面的应用氧化铜的直接带隙（3.37eV）以及较高的激子束缚能（60nieV）,使得它理论上能够在室温下获得高效的紫外激子发光和激光。同时，通过与CdO、MgO组成的合金薄膜能够得到可调的带隙（2・8-4.2eV）,覆盖了从红光到紫外光的光谱范围，有望开发出紫外、绿光、蓝

2、光等多种发光器件。尤其是p-CuO的制得，为氧化铜在紫外探测器、LED、LD等领域的应用开辟了道路。目前，已报道研制的ZnO光电器件有紫外探测器和发光二极管⑼。（2）氧化铜薄膜在声表面波器件方面的应用氧化铜薄膜具有优良的压电性能、良好的高频特性、较高的机电耦合数和低介电常数，是一种用于声表面波（SAW）的理想材料，而且随着数字传输和移动通信信息传输量的增大，要求SAW超过1GHz的高频，因此，氧化铜压电薄膜在高频滤波、谐振器、光波导等领域有着十分广阔的发展前景。SAW要求氧化铜薄膜具有c轴择优取向，电阻率高，从而有高的声电转换效率；且要求晶粒细小，表而平整，晶体

3、缺陷少，以减少对SAW的散射，降低损耗。目前，日本村田公司已在蓝宝石衬底上外延氧化铜薄膜制作出低损耗的1.5GHz的射频SAW滤波器，目前正在研究开发2GHz的产品。（3）氧化铜薄膜在太阳能电池方面的应用氧化铜薄膜尤其是A1O（CuO：Al）膜，具有优异的透明导电性能，在可见光波长范围内的透射率可达90%以上，可与ITO（In203：Sn02）膜相比。而且，相对于IT0膜，A10膜具有无毒，无污染，原料丰富，价格便宜，稳定性高（特别是在氢等离子体中），正逐步成为TTO薄膜的替代材料，在显示器和太阳能等领域得到应用。目前，氧化铜薄膜主要是作为透明电极和窗口材料用于

4、太阳能电池，而且氧化铜受到高能粒子辐射损伤较小，因此特别适合于太空中使用。Crocncn等利用扩散热等离子束技术制得氧化铜：A1薄膜（P<103Q•cm,T>80%),用于无定形非晶硅太阳能电池，其效率为7.7%。用氢等离子处理的氧化铜：Ga薄膜作为太阳能电池的窗口材料，其效率可以达到13%[,0]o(4)氧化铜薄膜在气敏元件方面的应用氧化铜系薄膜材料具有较好的气敏特性，当薄膜接触到不同成分和浓度的气体时，其电阻率会随之发生变化。一般来说，当薄膜表面吸附有述原性气体时，由于发生还原反应，薄膜电阻率会降低，气体浓度越高，电阻率越低；反之，当薄膜表面吸附有氧化性气体

5、时，则由于氧化作用，薄膜电阻率会随气体浓度的升高而增大。根据这个特性，可以制造出各种气敏传感器。氧化铜是--种典型的表面控制型气敏材料，通常其颗粒越小，比表面积越大，氧吸附量就越大，材料的气体灵敏度就越高；此外，掺入贵金属或者涂覆贵金属催化涂层，能提高它的灵敏性和选择性。Min等利用溅射方法制备的氧化铜薄膜对H2、NO?、CO有很好的敏感性，并且对NO?在低温下有特别高的灵敏度；A1掺杂的氧化铜薄膜则能在400°C的温度下工作，对CO的灵敏度达到61.6%。5.真空镀膜法制备氧化铜薄膜实验研究5.1实验原理图5.1实验原理图如图5.1所示，铜片在圮埸上被加热后以

6、粒子状向四周飞溅，而位于正上方的基底下侧就会有粒子在上面形成团，随着粒子团越来越大，就会在基底上形成一层薄膜。而粒子在飞到基底的过程中，有的铜原子与氧原子结合形成氧化铜，这样在基底上形成的膜就是由铜和氧化铜的混合物组成。5.2实验仪器实验时所用的仪器主要有真空镀膜机、超声波清洗器、管式退火炉、真空管式退火炉等。真空镀膜机主要用于镀膜，超声波清洗器用于玻璃片基底清洗,管式退火炉和真空管式退火炉主要是用来对样品进行退火处理。如图5.2所示，这是我们实验时所用的真空镀膜机的简图。此镀膜机主要用于真空环境下的磁控溅射镀膜和电阻蒸发镀膜，其主要由钟罩真空室、真空获得系统、

7、真空配气系统、蒸发系统、磁控溅射系统、基片加热系统、电器控制系统和设备机架等部分构成。5.3实验内容(1)实验时采用控制变量法。首先保证真空度一样即压强为IPa,改变镀膜时间分别为一分钟、两分钟、三分钟进行实验。(2)保证镀膜吋间为一分钟，改变真空度分别为IPa、2Pa.3Pa进行实验。(3)保证真空度为IPs和镀膜时间为1分钟，改变铜片的量分别为lg、2g、3g进行实验。(4)保证样品的制备条件相同,把样品分别在250、300、350、400、450摄氏度等不同温度下退火一小时。5.4实验过程与步骤5.4.1实验准备（1）基底的清洗玻璃片有一系列优异的物理化学

8、性能，耐腐蚀，热稳定性好