[发明专利]一种室温下制备碘化亚铜P型透明半导体薄膜材料的方法

说明书

一种室温下制备碘化亚铜P型透明半导体薄膜材料的方法，本发明涉及碘化亚铜P型透明半导体薄膜材料的制备方法。本发明要解决现有物理方法普遍存在着反应温度高、设备操作复杂、反应时间长的缺点，且传统的铜膜一次碘化成膜制备的碘化亚铜薄膜，存在电学性能和光学性能低的问题的问题。方法：一、靶材和衬底的清洗；二、Cu薄膜的制备；三、制备单层CuI薄膜；四、循环制备CuI复合薄膜，即完成室温下制备碘化亚铜P型透明半导体薄膜材料的方法。

技术领域

本发明涉及碘化亚铜P型透明半导体薄膜材料的制备方法。

背景技术

透明导电材料(TCs)在光电子器件领域有广泛的应用，例如太阳能电池的透明电极、平板显示器、发光二极管等。但现有的p型有的导电性虽好，透过率却较低(30％～40％)；另一方面，它们的合成温度一般大于400℃，不但制备过程不经济，而且导致与器件的兼容性不好。

碘化亚铜(CuI)具有三种主要的晶体结构，其中γ-CuI是一种宽禁带p型半导体材料，禁带宽度为3.1eV，在可见光范围内透明，且电阻率较低，γ-CuI被广泛用于制造半导体器件当中。随着γ-CuI的应用越来越广，对其的研究也越来越多。此外，CuI是一种无毒的环境友好化合物，且组成元素在自然界中蕴含量丰富。

目前已经报道出了多种关于γ-CuI的制备方法，例如，激光脉冲沉积法、真空蒸发法以及磁控溅射法等都被用来制备γ-CuI薄膜；但是这些物理方法普遍存在着反应温度高(100℃～500℃)、设备操作复杂、反应时间长(1h～10h)的缺点。且传统的铜膜一次碘化成膜制备的碘化亚铜薄膜，存在电学性能(电阻率大于10^-1Ω·cm)和光学性能(可见光透过率小于60％)低的问题。

发明内容

本发明要解决现有物理方法普遍存在着反应温度高、设备操作复杂、反应时间长的缺点，且传统的铜膜一次碘化成膜制备的碘化亚铜薄膜，存在电学性能和光学性能低的问题的问题，而提供一种室温下制备碘化亚铜P型透明半导体薄膜材料的方法。

一、靶材和衬底的清洗：

在超声功率为200W～400W的条件下，将Cu金属靶材依次置于丙酮、酒精和去离子水中分别清洗10min～30min，得到干净的靶材；在超声功率为50W～150W的条件下，将尺寸为20mm×20mm×1mm的石英衬底材料依次置于丙酮、酒精和去离子水中分别清洗5min～15min，烘干，得到干净的衬底材料；

二、Cu薄膜的制备：

(1)、镀膜前准备：

将干净的靶材安装至靶位，将干净的衬底材料置于高真空磁控溅射镀膜系统内的样品台中心位置，开启设备抽真空，直至真空度抽至6×10^-5Pa～4×10^-5Pa；

(2)、镀膜：

在氩气流量为5sccm～20sccm、镀膜电源为射频电源、气体压强为0.1Pa～1.5Pa及镀膜功率为20W～100W的条件下，对靶材进行预溅射，预溅射时间为5min～10min，预溅射结束后，打开挡板，然后在氩气流量为5sccm～20sccm、镀膜电源为射频电源、气体压强为0.1Pa～1.5Pa及镀膜功率为20W～100W的条件下，在干净的衬底材料上进行Cu膜制备，Cu膜沉积时间为15s～150s；

(3)、关机：

关闭所有电源，打开放气阀直至真空仓气压恢复至大气压，然后开仓取样，得到镀有Cu薄膜的衬底；

所述的镀有Cu薄膜的衬底上Cu薄膜的厚度为10nm～150nm；

三、制备单层CuI薄膜：

称取碘单质固体细颗粒，将镀有Cu薄膜的衬底用碘单质固体细颗粒埋覆严密，在室温下反应1min～120min，得到表面镀有单层CuI薄膜的衬底；