研究目的
研究氮掺杂对直流磁控溅射法合成的p型Cu2O薄膜电学、结构和光学性能的影响,该薄膜用于光伏应用。
研究成果
氮掺杂显著提高了Cu2O薄膜的电导率,而对其结构和光学性能影响甚微。这使得氮掺杂Cu2O薄膜在基于全氧化物的p-n异质结器件(如光电探测器和太阳能电池)中具有应用前景。
研究不足
该研究聚焦于氮掺杂对氧化亚铜薄膜光伏应用的影响,但未探究这些薄膜在实际光伏器件中的集成情况及其在太阳光照下的性能表现。
1:实验设计与方法选择:
采用直流磁控溅射系统,通过反应溅射铜靶在石英基底上制备氮掺杂Cu2O薄膜。通过改变沉积过程中的氮气流量来研究氮掺杂的影响。
2:样品选择与数据来源:
石英基底经清洗后装入沉积腔室。利用二次离子质谱(SIMS)分析薄膜中的氮浓度。
3:实验设备与材料清单:
直流磁控溅射系统(Semicore Triaxis)、铜靶(99.999%)、石英基底、氮气、氩气和氧气。
4:999%)、石英基底、氮气、氩气和氧气。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:基底经清洗和预溅射后,在400°C的基底温度下通过改变氮气流量沉积Cu2O薄膜。采用SIMS、XRD、AFM、分光光度测量和霍尔效应测量对薄膜进行表征。
5:数据分析方法:
通过SIMS测量确定氮浓度。利用XRD分析结构特性,AFM分析表面形貌,分光光度测量分析光学特性,霍尔效应测量分析电学特性。
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Dektak 8 stylus profilometer
Dektak 8
Bruker
Used to measure the sputtered crater depth for depth conversion of the recorded SIMS profiles.
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Bruker AXS D8 Discover
D8 Discover
Bruker
Used for X-ray diffraction (XRD) measurements to analyze the structural properties of the Cu2O thin films.
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Veeco Innova atomic force microscope
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Used for atomic force microscopy (AFM) to analyze the surface morphology of the Cu2O thin films.
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Shimadzu SolidSpe-3700 DUV spectrophotometer
SolidSpe-3700 DUV
Shimadzu
Used for UV–vis optical transmittance spectra measurements to analyze the optical properties of the Cu2O thin films.
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LakeShore 7604
7604
LakeShore
Used for Hall Effect measurements to determine the hole mobility, resistivity, and hole carrier density of the Cu2O thin films.
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DC magnetron sputtering system
Semicore Triaxis
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Used for the deposition of nitrogen-doped Cu2O thin films on quartz substrates.
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Cu target
99.999%
Used as the source material for the deposition of Cu2O thin films.
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Cameca IMS 7f micro-analyzer
IMS 7f
Cameca
Used for secondary ion mass spectroscopy (SIMS) measurements to analyze the nitrogen content in the Cu2O thin films.
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