【摘 要】
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类金刚石薄膜（Diamond Like Carbon,DLC）是一种无定形碳的亚稳态材料,在其无序网络中主要包含sp2和sp3,部分时候还有sp1杂化碳的存在形式。DLC由于具有柔性微结构,尤其是其可调节的光学带隙,可应用于太阳能电池。但是,DLC结构的sp3/sp2比值与禁带宽度之间的数量关系尚不清楚。本文通过射频放电等离子增强型化学气相沉积法（RF-PECVD）制备了 36组DLC薄膜,运用X
【基金项目】
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国家自然科学基金（21875199）； 国家“双一流”建设专项资金项目（0290-X2100502）； 福建省产学研合作项目（2018H6021）； 厦门大学能源学院发展基金（2017NYFZ05）,全碳石墨烯至DLC薄膜太阳能电池的研究,50万；
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类金刚石薄膜（Diamond Like Carbon,DLC）是一种无定形碳的亚稳态材料,在其无序网络中主要包含sp2和sp3,部分时候还有sp1杂化碳的存在形式。DLC由于具有柔性微结构,尤其是其可调节的光学带隙,可应用于太阳能电池。但是,DLC结构的sp3/sp2比值与禁带宽度之间的数量关系尚不清楚。本文通过射频放电等离子增强型化学气相沉积法（RF-PECVD）制备了 36组DLC薄膜,运用X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）和红外傅里叶变换吸收光谱（FTIR）等表征方法确定DLC薄膜样品的sP3/sp2值,并用紫外-可见光吸收法测定DLC薄膜样品的光学带隙（Egopt）在1.45-3.00 eV范围内,与sp3/sp2键比显示出良好的线性关系。本论文进一步研究了甲烷浓度、射频功率和衬底温度对Egopt的影响。结果表明,甲烷浓度与Egopt呈整体负相关性,稀释的甲烷气体易于产生高Egopt;随着射频功率的增大,Egopt先增大后减小;随着沉积温度升高,Egopt整体呈下降趋势,当温度高于250℃时Egopt上升。本研究采用光学带隙为1.45 eV,2.20 eV和3.00 eV的DLC-1#、DLC-2#和DLC-3#作为半导体材料,以Cr/Au和Ti/Au两组双电极金属制成了六组M/DLC/M光电器件,光照下的I-V测试结果表明成功制成了具有光响应的M/DLC/M光电器件,其中Au-Cr/DLC-1#/Cr-Au的器件在标准太阳光照测试下具有最高的开路电压和短路电流,分别为16.6 mV和2.92×10-4 mA,与之在环境光下的测试性能提升了两个数量级,验证了 DLC薄膜光学带隙可调以及将用作MSM光电器件的半导体材料的可行性。
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