Недавно Научно-исследовательский институт функциональных материалов Института физики твердого тела Китайской академии наук, Институт материаловедения им. Хэфэй сделал ряд достижений в тонких пленках прозрачного проводящего оксида (ТСО). Соответствующие достижения были последовательно представлены в Advanced Electronic Materials (Adv. Electron. Mater.). 4, 1700476 (2018)), Journal of Materials Chemistry C (J.Mater. Chem., 5, 1885 (2017)), Chemical Communications (Chem. Commun., 50, 9697 (2014)) и другие.
В общем, прозрачные свойства и проводимость материалов несовместимы друг с другом. Прозрачные вещества (такие как стекло) в природе часто не проводящие, а проводящие вещества (например, металлы) часто непрозрачны. Основной мерой для достижения сосуществования прозрачности и проводимости является выбор Широкие запрещенные полупроводники или изоляторы используются для обеспечения высокой прозрачности в области видимого света, а носители вводятся путем легирования элементов для достижения проводимости. Согласно этому методу может быть реализован класс с высокой прозрачностью видимого света и хорошим сосуществованием проводимости. Важной материальной системой является TCO. На сегодняшний день пленки TCO широко используются в плоскопанельных дисплеях, солнечных фотогальванических элементах, сенсорных экранах и светоизлучающих диодах.
Материалы TCO классифицируются на тип n-типа, т. Е. Электронно-проводящий тип, и тип p-типа, проводящий дыры, в зависимости от типа проводящих носителей. В терминах TCO n-типа последние сообщения показывают, что широкая полоса перовскита BaSnO3 на основе TCO демонстрирует высокие уровни. Ожидается, что подвижность носителей комнатной температуры заменит широко используемый оксид индия (In2O3: Sn, ITO), легированный оловом, как материал ТСО следующего поколения. Твердотельные исследователи подготовили пленку из перовскита BaSnO3 на основе метода решения. Элементный допинг и контроль плотности дислокаций пленки приводили к подвижности носителей комнатной температуры (~ 23 см2 / Vs), сравнимой с мощностью вакуумной пленки BaSnO3, и была показана пропускаемость видимого света, превышающая 80%, и кислородная вакансия. Это важный регуляторный фактор, определяющий мобильность носителей в этой системе. Связанные результаты были опубликованы в Applied Physics Letters (Appl. Phys. Lett., 106, 101906 (2015)). Кроме того, исследователи увеличили тонкую пленку путем легирования Sb на сайте Sn. Концентрация носителей значительно улучшила проводимость тонкой пленки, а метод тонкой пленки на основе BaSnO3 был установлен для корреляции механизма роста с оптоэлектронными свойствами. Связанные результаты были опубликованы в ACS Applied Energy Materials (ACS Appl. Energy Mater., 1, 1585 (2018) )).
По сравнению с TCO n-типа производительность и применение материалов p-типа отстают от характеристик систем материалов n-типа. Это связано с электронной структурой и зонной структурой оксидов металлов: атомы металлов и атомы кислорода в оксидах металлов ионно связаны. 2p энергетический уровень кислорода значительно ниже, чем энергия электронов валентной зоны металла. Поскольку ионы кислорода имеют сильную электроотрицательность, вакансии с верхней частью валентной зоны имеют сильный локализованный связующий эффект, так что даже на валентной зоне верх Введение вакансий также будет формировать глубокие акцепторные уровни, приводящие к переносам дырок, которые трудно перемещать в материале. Теоретическая конструкция показала, что прозрачная и p-типа проводимость может быть получена в системе delafossite. Ag- и Cu-based Медно-железная рудная фаза имеет более широкую оптическую запрещенную зону и более низкий коэффициент поглощения света. Однако из-за легкого разложения Ag2O медь-медная железная руда на основе Ag не может быть успешно подготовлена в открытой системе. Исследователи твердого состояния основаны на методе решения. Впервые в открытой системе была успешно подготовлена тонкая пленка AgCrO2 с медной железной рудой Ag-Ag, тонкослойная пленка которой демонстрировала самосогласованные характеристики роста кристалла (00l) и демонстрировала высокую удельную проводимость при комнатной температуре и коэффициент пропускания видимого света. В Journal of Materials Chemistry C (J. Mater. Chem. C 5, 1885 (2017)), был выбран в качестве крышки и горячего изделия 2017 года.
Кроме того, исследователи могут эффективно регулировать структуру энергетической зоны и электронную структуру материала на основе эффекта корреляции электрон-электронов. Были спроектированы и подготовлены две новые пленки TCO p-типа. Тонкая пленка сильной ассоциации Bi2Sr2Co2Oy была получена методом раствора, и пленка показала отличную производительность. Прозрачные проводящие свойства P-типа, проводимость при комнатной температуре превышает 222 S / cm, коэффициент пропускания видимого света превышает 50%. Связанные результаты были опубликованы в Chemical Communications (Chem. Commun., 50, 9697 (2014)). Импульсное лазерное осаждение использовали для получения Новый тип прозрачного проводящего оксидного тонкопленочного материала p-типа - структура перовскита La2 / 3Sr1 / 3VO3. В этом тонкопленочном материале для достижения хорошего баланса проводимости и оптического пропускания, чтобы получить максимальную ценность прозрачной проводимости до настоящего времени Связанные результаты были опубликованы в Advanced Electronic Materials (Adv. Electron. Mater., 4, 1700476 (2018)) и были выбраны в виде рулонных вставок.
