[发明专利]一种低电阻率、高载流子浓度的p型氧化铜薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种低电阻率、高载流子浓度的p型氧化铜薄膜的制备方法，该方法选择掺杂锂的氧化铜作为脉冲激光沉积的靶材，通过选择合适的锂掺杂浓度，即可得到低电阻率、高载流子浓度的p型氧化铜薄膜，其中金属锂的掺杂量为2wt％时，得到的p型氧化铜薄膜的电阻率为7.56Ω·cm、载流子浓度为7.39×10¹⁹cm^‑3。本发明操作简单，适用于低电阻率、高载流子浓度的p型氧化铜薄膜的工业化制备。

技术领域

本发明属于半导体薄膜材料制备技术领域，具体涉及一种低电阻率、高载流子浓度的p型氧化铜薄膜的制备方法。

背景技术

氧化铜是一种重要的半导体材料，其光学禁带宽度为1.2eV～1.9eV。与太阳光能谱接近，因而对太阳光有较好的吸收能力，其理论转化效率为31％，因而是一种较为理想的太阳能电池材料。并且大多数情况下天然的氧化铜显示为p型导电性，这是由于本征缺陷铜的空位的存在。在地球上拥有大量的铜资源，因而氧化铜具有价格低廉、制备成本较低的特点，使其成为一种具有广泛用途的材料。在太阳能电池、光催化剂、电极材料、阻变存储器、超导体、制氢、光致色变等方面有很强的应用。但是由于氧化铜薄膜材料的电阻率较高、载流子浓度较低，因而影响了氧化铜电子和光电子器件的性能。因此，寻求制备好的电学性能的p型氧化铜薄膜的方法非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种操作简单，电阻率低、载流子浓度高的p型氧化铜薄膜的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：将衬底和掺杂1wt％～4wt％锂的氧化铜靶放入激光脉冲沉积设备的沉积室内，将沉积室抽真空至1×10^-3Pa以下，加热衬底至450～550℃，打开氧气通气阀，向沉积室通入氧气，调节沉积室的压强为8～12Pa，然后用KrF准分子脉冲激光轰击氧化铜靶，在衬底上沉积氧化铜薄膜，脉冲激光的频率为3～8Hz，沉积时间为1～2小时，沉积结束后，自然冷却至室温，得到p型氧化铜薄膜。

本发明进一步优选将衬底和掺杂2wt％锂的氧化铜靶放入激光脉冲沉积设备的沉积室内，将沉积室抽真空至1×10^-4Pa以下，加热衬底至500℃，打开氧气通气阀，向沉积室通入氧气，调节沉积室的压强为8Pa，然后用KrF准分子脉冲激光轰击氧化铜靶，在衬底上沉积氧化铜薄膜，脉冲激光的频率为5Hz，沉积时间为2小时，沉积结束后，自然冷却至室温，得到p型氧化铜薄膜

上述的衬底与氧化铜靶的距离为4～8cm；所述的脉冲激光的能量模式为恒能模式，激光能量密度为150mJ/Plus；所述的衬底为单晶硅片、普通玻璃、石英玻璃、氧化铟锡导电玻璃、掺氟氧化锡导电玻璃中的任意一种。

本发明采用脉冲激光沉积法，通过金属锂的掺杂，在衬底上形成p型氧化铜薄膜。本发明操作简单，得到的p型氧化铜薄膜电阻率低、载流子浓度高，其中金属锂的掺杂量为2wt％时，得到的p型氧化铜薄膜的电阻率为7.56Ω·cm、载流子浓度为7.39×10¹⁹cm^-3。

附图说明

图1是实施例1～3及对比例1制备的p型氧化铜薄膜的X射线衍射图。

图2是实施例1～3及对比例1制备的p型氧化铜薄膜的透射光谱图。

图3是实施例1～3及对比例1制备的p型氧化铜薄膜的光学带隙图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1