P型透明导电氧化物CuAlO2的研究进展-西南民族大学学报（自然.PDF

第40 卷第2 期 西南民族大学学报·自然科学版 Mar. 2014 Journal of Southwest University for NationalitiesNatural Science Edition ___________________________________________________________________ doi: 10.3969/j.issn.1003-4271.2014.02.17 P 型透明导电氧化物CuAlO2 的研究进展 林庆祥, 黄毅 (西南民族大学电气信息工程学院, 成都 610041) 摘 要:CuAlO 作为一种天然的P 型透明导电氧化物(TCO)成为近年来P 型TCO 的研究热点. 介绍了CuAlO 近几年最 2 2 新的研究进展, 简述了不同的制备方法及其优缺点, 综述了对其光电、热电等性能的研究状况, 对CuAlO 掺杂前后性能 2 改变的研究进展做了详细介绍, 并提出了CuAlO2 未来的研究方向. 关键词: 透明导电氧化物(TCO); P 型TCO; CuAlO2 中图分类号: O56 文献标识码: A 文章编号: 1003-4271(2014)02-0256-05 1 引言 透明导电氧化物(Transparent conductive oxide ,简称TCO)是一种宽紧带的半 导体材料, 除了具有半导体特性外, 在可见光范围内还具有高透射率和接近金 属的电导率, 且在红外区具有高的反射率. 在液晶显示、隔热玻璃、太阳能电 池、建筑节能等行业有广泛应用. 虽然 n 型半导体已经得到普遍的应用和发展, 但由于p 型TCO 的缺乏, 很大程度上限制了透明二极管等全透明电子器件的发 展. 因此, 对p 型透明导电材料的研究具有一定的意义. CuAlO2 是一种 p 型半导体材料, 同时具有透明度和电导率, 它具有铜铁矿 结构, 属于菱方晶系. 图1 为其晶体结构示意图, 其中a 和c 是晶格常数, 分别 为0.28571nm 和 1.694nm. 在每一个CuAlO2 晶胞中有3 个特征结构单元, 分别 是AlO6 共棱八面体、垂直c 轴的六角Cu 层以及平行c 轴分布的O-Cu-O 哑铃 [1] 结构, 其中六方密排的Cu 层与AlO6 共棱八面体层交替堆垛成层状结构 . 从图 中可以看出, 在每个O-Cu-O 哑铃结构中, Cu 原子与两个O 原子相连, 而每个O 原子都需要Cu 原子提供 1 个自由电子才能成键. 在CuAlO2 中Cu 离子为+1 价, 图1 CuAlO 晶体结构示意图 2 因此无法满足两个O 原子同时成键, 以至于1 个O-Cu-O 哑铃结构会产生 1 个