Sr2TiO4透明导电薄膜制备及光电性能研究

作     者：张进兵 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张志勇

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Sr2TiO4 透明导电薄膜 PVP 可见光透过率 

摘      要：Sr2TiO4是一种二维层状钙钛矿型宽禁带氧化物,因其优异的光电特性将成为可替代二元氧化物薄膜的三元化合物材料。原材料廉价且地球储量丰富,室温下禁带宽度约为3.8eV,在可见光波段透明。本征Sr2TiO4为绝缘体,适当掺杂之后,可变为良好的半导体和导体,可用于宽禁带透明半导体和透明导电领域,如电致发光器件、太阳能电池、电阻开关存储器等。特别是利用Sr2TiO4作为薄膜晶体管的半导体层,由于其兼具可控电传导与可见光波段透明,这在很大程度上拓宽了透明薄膜晶体管的应用领域,因此,能够得到优质的透明导电薄膜是实现其不寻常特性的关键。 采用溶胶凝胶工艺制备一系列Sr2TiO4粉体和透明导电薄膜,用X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜对材料的物相和表面形貌进行了观察和分析。用薄膜光学测试仪NKD-8000、四探针测试仪对薄膜进行了光、电性能测试,讨论了PVP的添加量及施主掺杂浓度对薄膜光电特性的影响。 使用正交设计方法优化出制备粉体材料的工艺参数,分析了水量、酸量、热处理温度对材料形成的影响,发现在水锶比为38：1,水酸比为1.5：1,退火温度为850℃情况下所得到的材料结构较好。 溶胶-凝胶旋涂法制备的Sr2TiO4薄膜表面形貌、光学性能的研究表明,添加摩尔比0.4%的PVP能显著改善薄膜的表面形貌及光特性。La元素的掺入能改善薄膜的形貌及光电特性。