中紅外透明導電膜的研究

《中紅外透明導電膜的研究》是依託吉林大學，由王一丁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：中紅外透明導電膜的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王一丁
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

中紅外透明導電膜主要套用于軍事領域，也可民用。其研究既有科學意義，又有套用前景。已套用的透明導電膜，僅透射可見和近紅外光，不透射中紅外光，主要原因是中紅外光與電子作用，產生電漿共振吸收，其ωp決定了透射頻率下限。主要研究電導率和透射率，此膜蘊含的科學問題是：膜材料中的載流子運動、紅外光與載流子的作用，即最佳載流子濃度N值、提高遷移率μ和有效質量m*。研究降低ωp，提高表面μ，研究不同雜質、p型摻雜（創新點）、重空穴、氧空位密度對ωp、μ、N的影響；研究補償摻雜與最佳N值關係；研究晶格振動與紅外光的耦合；研究減少自由載流子吸收、吸收機制、與聲子的相互作用；研究μ與溫度關係；研究光學波和聲學波、電離雜質、晶界對載流子散射、m*對散射的影響；研究鍍膜方法、參數、條件(時間、溫度、壓力、功率)和退火，對薄膜質量和性能影響，對載流子有效質量、透過率、電阻率、結晶狀況、晶粒直徑和表面粗糙度影響。

結題摘要

我們完成了各項任務，達到了主要技術指標和水平，實現了預期目標。發表了15篇文章，申報了2項專利，培養了7名博士生和碩士生。認真執行了計畫書中規定的研究計畫內容，主要研究提高電導率和透射率，即研究膜材料中的載流子運動，紅外光與載流子、晶格的相互作用等。包括選擇材料和摻雜、選擇製備薄膜方法、研究製備參數和條件等。研究了摻雜Te、Cr、Nb、Ti、Al、Ga對薄膜性能的影響。通過摻雜，降低了電漿振盪頻率ωp，減少了自由載流子吸收，增強了電導率和透射率。 利用磁控濺射法、溶膠凝膠法、雙層反應法，研製了摻雜In2O3、摻雜ZnO和摻雜銅鋁氧三種薄膜，其透過率＞75%。 1. 研究了如何提高透射率 研究了如何降低介質載流子電漿振盪頻率ωp；研究了p型摻雜，研究了重空穴對電漿振盪頻率ωp的影響。研究了摻雜不同雜質，對ωp的影響。研究了氧空位的密度與ωp關係。研究了紅外光與晶格振動的耦合。研究了減少自由載流子的吸收。研究了自由載流子的吸收機制，研究了自由載流子和聲子的相互作用。研究了補償摻雜與載流子濃度的關係。 2. 研究了如何提高電導率 研究了載流子濃度的最佳值。研究了摻雜對電導率的影響。研究了如何提高遷移率μ。研究了表面遷移率μ及其與溫度關係。研究了晶格振動對載流子的散射，包括光學波和聲學波散射，m*對散射的影響等。研究了電離雜質和晶界對載流子的散射。研究了氧空位的密度與μ關係，對電導率的影響。 3. 研究和製備了氧化物紅外透明導電薄膜 研究了鍍膜方法，採用電漿磁控濺射方法，研究了參數和條件，如氧分壓、濺射壓強、濺射功率、濺射時間、退火和襯底溫度等對薄膜的質量和性能影響，對載流子有效質量影響、對透過率和電阻率影響；對結晶狀況、晶粒直徑和表面粗糙度影響等。研究了退火對應力和性能的影響。總結出最佳工藝條件。 4. 測量和表征了薄膜