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磁控溅射PbTe纳米材料的制备、表征及特性研究-微电子学与固体电子学专业论文
单位代码
10445
学 号
2007020796
分 类 号
TN304
硕 士 学 位 论 文
论文题目 磁控溅射 PbTe 纳米材料的制备、
表征及特性研究
学科专业名称 微电子学与固体电子学
申 请 人 姓 名 隋 明 晓
导 师 姓 名 曹 文 田 副 教 授
论文提交时间 2010 年 4 月 8 日
独 创 声 明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得 (注:如没
有其他需要特别声明的,本栏可空)或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。
学位论文作者签名: 导师签字:
学 位 论 文 版 权 使 用 授 权 书
本学位论文作者完全了解 学校 有关保留、使用学位论文的规定,有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本 人授权 学校 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密 后适用本授权书)
学位论文作者签名: 导师签字: 签字日期:2010 年 月 日 签字日期:2010 年 月 日
山东师范大学硕士学位论文
目录
摘 要 I
Abstract III
第一章 绪 论 1
第一节 纳米材料的定义、分类和特征 1
第二节 PbTe 材料的基本性质及其应用 3
第三节 PbTe 薄膜的研究现状 7
第四节 选题依据及研究内容 12
第二章 实验设备和测试方法 13
第一节 实验设备 13
第二节 实验中所需要的主要材料和试剂 17
第三节 测试表征手段 18
HYPERLINK \l _TOC_250003 第三章 RF 磁控溅射法制备 PbTe 薄膜及结构分析 21
HYPERLINK \l _TOC_250002 第一节 PbTe 薄膜的制备及测试 21
第二节 实验结果和讨论 22
第三节 结论 32
HYPERLINK \l _TOC_250001 第四章 PbTe 纳米颗粒膜的制备 35
HYPERLINK \l _TOC_250000 第一节 PbTe 纳米颗粒膜的制备 35
第二节 实验结果和讨论 35
第五章 结 论 41
第一节 本论文的主要研究内容及成果 41
第二节 对今后工作的建议 42
参考文献 43
论文作者在学期间发表的学术论文目录 47
致 谢 48
山东师范大学硕士论文
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山东师范大学硕士论文
I
I
PAGE
PAGE IV
磁控溅射 PbTe 纳米材料的制备、表征及特性研究
摘 要
铅的硫属化合物(PbS、PbSe 和 PbTe)是一种窄带隙半导体,广泛应用于红外 探测器、二极管激光器以及热电器件等领域。PbTe 为一种具有岩盐结构的窄带隙 半导体,其带隙宽度为 0.31 eV。PbTe 的量子效率高,在工作温度范围内比较稳定, 并且可以通过改变合金比例来调整峰值波长,使其可以应用于红外光电器件(如 红外探测器和中红外量子阱激光器二极管等)。同时其折射率高达 5.5,透明波段 宽,因而在红外光学薄膜中是重要的高折射率材料。由于 PbTe 具有很高的热电性 能系数,比较高的熔点,化学稳定性好,以及蒸汽压比较低,在中温区(500-900 K) 热电材料中是效率最高的。碲化铅在航空航天、环保、医疗、激光技术和太阳能 技术等多个高技术领域都有重要应用,作为温差致冷材料能实现小范围无污染致 冷,已在高档豪华轿车上获得了实际应用。尤其是随着量子结构太阳能电池研究 的深入,PbTe 量子点有望极大地提高太阳能电池的转化效率。
PbTe 薄膜的制备方法有很多种,主要有分子束外延(MBE)、真空蒸发、电化 学沉积、脉冲激光沉积(PLD)、磁控溅射法等。在这些方法中磁控溅射法具有高速、 低温、成本较低、能实现大面积成膜等优点,其膜厚的可控性和重复性较好,是 经常使用的薄膜制备方法之一。
本论文介绍了采用射频磁控溅射法制备 PbTe 纳米薄膜。初步研究了不同的工 艺参数对 PbTe 纳米薄膜结构的影响。所取得的主要研究结果为:
1. 利用 X 射线衍射法对射频磁控溅射制备 PbTe 薄膜进行了分析。得到的主 要结论有:
(1) 在衬底未加热时,溅射制备的薄膜都表现出100方向的择优取向性。并 且在溅射功率为 30W 和溅射时间为 10min 时得到的薄膜的择优取向性最好,晶粒 最大。
(2) 衬底温度对薄膜的结晶性能影响最大。在衬底未加热,衬底温度为 100 和 400℃时,薄膜具
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