【摘 要】
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近年来,透明导电薄膜被广泛应用于光电信息领域,例如在太阳能电池、平板显示器、有机发光二极管等器件上的应用,市场对高性能透明导电薄膜的需求日益增加,探究无毒无害且性价比高的新型透明导电薄膜材料成为研究热点。目前应用最为广泛的透明导电薄膜主要为ITO（氧化铟锡）和FTO（氟掺杂氧化锡）薄膜,但由于金属In价格上涨以及F离子具有腐蚀性,因此寻找一种性能优异的透明导电薄膜来替代ITO与FTO薄膜迫在眉睫。
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近年来,透明导电薄膜被广泛应用于光电信息领域,例如在太阳能电池、平板显示器、有机发光二极管等器件上的应用,市场对高性能透明导电薄膜的需求日益增加,探究无毒无害且性价比高的新型透明导电薄膜材料成为研究热点。目前应用最为广泛的透明导电薄膜主要为ITO（氧化铟锡）和FTO（氟掺杂氧化锡）薄膜,但由于金属In价格上涨以及F离子具有腐蚀性,因此寻找一种性能优异的透明导电薄膜来替代ITO与FTO薄膜迫在眉睫。钙钛矿型氧化物因其结构简单易于掺杂且具有丰富的光电性能特性（如压电性、铁电性、光电效应等）,使其成为一种新一代透明导电薄膜的候选者。其中Ba Sn O3是一种立方结构钙钛矿氧化物材料,其结构易于掺杂,且由于较宽的带隙具有很好的光透过性,近年来被研究者们所青睐。目前已有很多课题组研究了Sm、Nd、Gd、Ta等元素掺杂Ba Sn O3薄膜的制备工艺及光电性能,但对La掺杂Ba Sn O3薄膜的制备工艺、掺杂浓度、光电性能等方面还缺少系统研究。本论文选择Ba1-xLaxSn O3薄膜为研究对象,以掺杂浓度与制备工艺为研究变量,探究其对薄膜电输运性能和光透过性能的影响,总结薄膜光电特性的变化规律,得到该材料体系中透明导电性能的最佳组分与制备参数。本论文选用SrTi O3（STO）单晶作为衬底,采用脉冲激光沉积技术,在STO（001）单晶衬底上生长不同组分的Ba1-xLaxSn O3（x=0,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.10,0.11,0.12）透明导电薄膜并研究了其光电性能,获得如下研究结果:（1）采用固相反应法制备不同La掺杂浓度的Ba1-xLaxSn O3（BLSO）靶材,使用脉冲激光沉积法,将氧分压调至13 Pa,衬底温度750 oC,薄膜溅射时间45min,溅射频率2 Hz,激光器能量220 m J。溅射结束后原位退火30 min,以10oC/min的降温速率冷却到室温。从而以相同制备工艺制备出不同La掺杂浓度的Ba1-xLaxSn O3薄膜。研究发现随着La掺杂浓度增加,BLSO薄膜的结晶度及光电性能明显提高。当掺杂浓度为7%时薄膜的综合性能最佳,室温电阻率为0.75mΩcm,迁移率为22.8 cm2 V-1 s-1。透过率在可见光区最高达到85%以上。因此我们选取La掺杂浓度7%的Ba1-xLaxSn O3薄膜进行制备工艺优化,以得到性能更好的Ba0.93La0.07Sn O3薄膜。（2）采用脉冲激光沉积技术在STO（001）单晶衬底上沉积Ba0.93La0.07Sn O3薄膜,并调节制备工艺参数,分别探究制备氧压、沉积温度及制备时间对薄膜的晶体结构及透明导电性能影响。研究发现制备温度为825 oC、制备氧压5 Pa、沉积时间37.5 min时,薄膜的导电特性与可见光透过率都达到了较为优异的水平。此时薄膜的结晶度最好,摇摆曲线半高宽约为0.05o,薄膜的透明导电性能达到最佳,室温电阻率0.33 mΩcm,迁移率约为35.4 cm2 V-1s-1,可见光区透过率约为85%。
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