透明导电CuCr1-xMgxO2(x=0～0.08)薄膜的固溶度扩展和c轴外延生长

沈艳; 刘丹丹; 宋世金; 唐艳艳; 胡一丁; 武浩荣; 虞澜

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采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在0～15°斜切的α-Al2O3(0001)衬底上生长了c轴外延的CuCr1-xMgxO2(x=0～0.08)系列薄膜.随Mg掺杂量增加,薄膜均为单相铜铁矿结构,表现出符合Arrhenius热激活模式的半导体电输运行为,室温电阻率单调下降2～3个数量级,热激活能由0.22 eV下降至0.025 eV,由此推断薄膜中Mg的固溶度至少为0.08,与多晶(～0.03)相比显著扩展.这是由于PLD薄膜生长具有非平衡、瞬时爆炸特征,使靶材第二相(MgCr2O4)中的Mg重新以等离子态定向运输到衬底上,迁移固溶到薄膜晶格中,固溶度扩展.薄膜(x=0,0.02)在380～780 nm可见光区的透过率为60％～80％,直接光学带隙Eg分别为3.06 eV、3.04 eV.更多Mg2+替代Cr3+时,会在价带顶上方引入受主能级并展宽,使热激活能显著下降,产生更多空穴载流子,透过率和光学带隙略有下降;Mg固溶到晶格中,促进薄膜层状晶粒长大,外延性提高,使电阻率进一步下降.

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来源
《材料导报》 |2021年第10期|10008-10012|共5页
作者
沈艳; 刘丹丹; 宋世金; 唐艳艳; 胡一丁; 武浩荣; 虞澜;
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作者单位

昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093;

昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093;

昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093;

昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093;

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昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093;

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正文语种 chi
中图分类功能材料;
关键词
CuCr1-xMgxO2薄膜; 透明导电; 脉冲激光沉积; 固溶度扩展; c轴外延生长;

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