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Cu_2O及Cu_2O-ZnO基半导体异质结的制备与性能研究

ZnO是本征n型宽带隙半导体,直接带隙,禁带宽度3.37eV,在可见光区域是

透明的,且电子迁移率较高,在光电器件领域具有广阔的应用前景。然而制备稳定

可靠的p型ZnO材料是目前研究的难点。

Cu2O本征为p型,直接带隙半导体,禁带宽度约2.1eV,在可见光区域有较高

的吸收系数,理论光电转化效率为20%,是很具潜力的太阳能电池、光催化、光电

化学应用材料。Cu2O和ZnO两者都具有无毒、存储量丰富、成本低廉及制备方

法多样等优点,因此Cu2O-ZnO异质p-n结在半导体光电器件方面具有广阔的应用

前景。

目前Cu2O薄膜高的电阻率和低载流子浓度是制约其应用的主要原因。本文

采用电化学沉积法和磁控溅射法制备Cu20薄膜,并制备了Cu2O/ZnO和ZnO/Cu2O

两种不同沉积顺序的半导体异质结,研究了其能带结构的差别及原因,制备两种

异质结原型器件并测量其I-V特性曲线。

具体工作如下：1、采用电化学沉积法制备了Cu2O薄膜和纳米材料以及ZnO

薄膜,研究了溶液pH值、温度等生长条件对Cu2O薄膜的形貌、晶体结构等性能

的影响,初步研究了电化学沉积法制备的Cu2O薄膜的光学和光催化性能。2、采

用磁控溅射法制备了p型Cu2O薄膜,研究了不同衬底温度、氩氧比等参数下生长

的Cu2O薄膜的性能；并对利用真空退火法得到纯相CH2O薄膜进行了系统研究；

在前人工作基础之上进一步研究了不同生长参数对n型ZnO薄膜性能的影响。

3、在上述基础上制备了Cu2O/ZnO和ZnO/Cu2O两种不同沉积顺序的半导体

异质结,采用XPS法对其价带带阶进行了测量,发现了上述两种异质结的能带结

构之间存在不同,对其原因进行了探究；并制备了Cu2O/ZnO和ZnO/Cu2O两种异

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,Cu2O-ZnO

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