化学、分子科学与化学工程参考模块 || 氧化铝、氧化铪和氧化钛超薄膜中的界面电势、本征缺陷与钝化机制

摘要： 为了在提供表面反应活性中心、表面钝化或调节表面电位等方面定制界面特性，超薄金属氧化物表面涂层具有重要意义。本文报道了通过原子层沉积（ALD）制备的Al2O3、HfO2和TiO2超薄膜在上述方面的适用性。我们选择这些金属氧化物是因为它们应用广泛：HfO2是微电子器件中替代SiO2的主要候选材料[1,2]；Al2O3 ALD薄膜已应用于硅基[3]及近年钙钛矿太阳能电池[4]的钝化方案；TiO2则在阻变器件[5]以及太阳能电池[6]、水分解装置[7,8]等能量转换应用中作为活性/非活性层具有吸引力（仅举数例）。ALD技术的优势包括：(i) 精确控制厚度以优化光吸收（耗尽层范围内）与电荷分离（更薄厚度）之间的平衡[7]；(ii) 高保形性可覆盖复杂结构并增强光吸收[7]；(iii) 通过掺杂W[7]或N[9,10]调控带隙窄化，从而实现可见光吸收。