金属掺杂氧化铜薄膜的制备与表征

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1、0万方数据理学硕士学位论文学校代码：10184分类号：04金属掺杂氧化铜薄膜的制备与表征PREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFMETAL—DOPEDCOPPEROXIDEFILMS伞志鹏物理学延边大学万方数据分类号04UDC530㈣Y3哪0删60删s删ut，密级学号2013010383延边大学硕士学位论文研究生姓名培养单位指导教师姓名、职称学科专业研究方,rh-i论文提交日期伞志鹏理学院物理系顾广瑞教授物理学功能材料物理2016年5月25日万方数据本论文已达到理学硕士学位论文要求答辩委员会主席答辩委员会委员’携}韭趣印)I『’i一7．延边大学2016年5

2、月25日万方数据学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果．尽我所知，除了文中特别加以标记和致谢的部分外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料．与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意．本人如违反上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果．研究生签名：本碰日期：丝垃￡月丝旦本人在导师指导下所完成的学位论文，学校有权保存其电子和纸制文档，可以借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位

3、论文的全部或部分内容．对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理．本学位论文属于：／1．保密口，在年解密后适用于本声明；2．不保密呸研究生签名：姚师签名：万方数据摘要铜有两种主要的氧化相，分别是氧化铜(CuO)禾I氧化亚铜(Cu20)．铜的氧化物具有光学和电学特性良好，地球上含量丰富，无毒及成本较低等优点．跟Cu20相比，CuO更加稳定而且制备更容易，其带隙与太阳光谱结构更相匹配，因此它能够吸收更多的太阳光，有望获得更高的光电转换效率，因而CuO更适合用作太阳能电池材料．金属掺杂的CuO(CuMO)薄膜的性质鲜有报道，因而研究CuMO薄膜对其在光学、电学、磁学等方面具有良好的应用前

4、景．本论文采用射频直流磁控共溅射法分别在Si(100)矛[JITO玻璃衬底上制备了氧化铜及金属掺杂氧化铜薄膜，分析了氧化铜薄膜及金属掺杂氧化铜薄膜的晶体结构、表面形貌、成分组成、电学性能、光学性能和磁学性能．采用射频磁控溅射在Si(100)和ITO玻璃衬底上制备氧化铜薄膜，得到结晶性良好且具有(002)择优取向的氧化铜薄膜．从X射线衍射(XRD)图谱上看出制备的氧化铜薄膜(002)方向的衍射峰尖锐，表明薄膜的结晶性较好；扫描电子显微镜(SEM)图像表明薄膜表面光滑致密，平均颗粒尺寸约为32．70nm；能量色散x射线光谱(EDX)分析显示未退火的薄膜中Cu和O的比值约为1．1—1．

5、3，接近化学计量的CuO；X射线光电子能谱(XPS)N试显示未退火的薄膜Cu元素的存在形式为Cu2+；四探针法测得薄膜电阻率约为0．05．3．702Q·cm；紫外可见近红外分光光度计测量显示在1030．53nin处薄膜具有最大透射率为46．6％，光学带隙为2．84eV．利用射频直流共溅射的方法制备金属掺杂的氧化铜薄膜(CuO．Mn：A1，CuO．Co：A1)，并且对薄膜进行退火处理．利用XRD对所得到的薄膜进行结构分析，采用SEM、EDX、XPS分析薄膜的表面形貌、成分组成，利用四探针法电阻测量仪、紫外可见分光光度计、振动样品磁强计(VSM)i贝U量，分析了金属掺杂的氧化铜薄膜的

6、电阻率、光学带隙、磁性的变化情况．结合计算得到晶格常数以及万方数据摘要EDX、XPS的测量结果表明，Mn：AI和Co：AI成功掺杂进入晶胞中，且掺杂使得电阻率降低，光学带隙宽度变大，由非磁性材料变为铁磁性的材料．掺杂Co：Al氧化铜薄膜的矫顽力(401Oe)大于掺杂Mn：A1薄膜的矫顽力(270Oe)．关键词：磁控溅射；金属掺杂的氧化铜薄膜；结构特性；光学性质；磁性万方数据AbstractCopperoxidemainlyconsistsofcopperoxide(CuO)andcuprousoxide(Cu20)．Ithasmanyadvantages，suchasexcell

7、entopticalandelectricalproperties，richnessinearthcontent，non-toxicandlowcost，andSOon．ComparedtoCu20，CuOismorestableandeasilyprepared，anditsbandgapismorematchedwiththesolarspectrumstructureenablingittoabsorbmoresunlightandreachhigherphotoelect