硫與鹼土金屬共摻雜p型CuAlO2薄膜光電特性的理論研究

《硫與鹼土金屬共摻雜p型CuAlO2薄膜光電特性的理論研究》是依託西南交通大學，由劉其軍擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：硫與鹼土金屬共摻雜p型CuAlO2薄膜光電特性的理論研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：劉其軍
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

p型CuAlO2薄膜因其在光電領域的獨特性能，引起了人們的廣泛關注。然而，p型CuAlO2薄膜相對較低的電導率限制了其進一步的發展和套用。本項目將系統研究不同濃度S摻雜、不同鹼土元素摻雜以及其共摻雜與薄膜電導率的內在關係，建立電導率可調p型CuAlO2薄膜模型，主要研究內容包括：（1）建立不同濃度S摻雜p型CuAlO2薄膜模型，獲得硫化對p型CuAlO2薄膜的透明導電性的影響規律，得到最優S濃度摻雜量；（2）揭示不同鹼土金屬的受主摻雜對p型CuAlO2薄膜載流子輸運特性的影響規律，得到最佳鹼土元素受主；（3）分析硫與鹼土金屬共摻雜p型CuAlO2薄膜的導電機制及其影響規律，建立最優共摻雜物理模型。最後，導電機制和模型的建立為p型CuAlO2薄膜的進一步發展和套用提供理論指導。

結題摘要

CuAlO2因其p型導電性引起了人們廣泛地關注。然而，p型CuAlO2的電導率大大低於n型，這限制了其進一步的套用。本項目研究了不同濃度硫摻雜對p型CuAlO2幾何結構和電子性質的影響，硫族元素氧位替代對p型CuAlO2電子結構和化學鍵的影響，二主族和二副族鋁位替代對p型CuAlO2幾何結構、電子性質的影響，以及鹼土金屬和硫共摻雜對p型CuAlO2幾何結構、形成能、電子性質的影響。主要結論如下：（1）在本項目濃度研究範圍內（1.85%，2.08%， 2.78%，4.17%和5.56%），不同濃度硫摻雜對p型CuAlO2帶隙的影響是不明顯的；（2）硫族元素氧位替代能有效地提高p型CuAlO2的光電性能；（3）二主族和二副族鋁位替代p型CuAlO2的電子結構出現了新的特徵，包括費米面上的受主能級，降低的帶隙和增強的Cu-O共價性，這些特徵都有助於提高p型電導率；（4）共摻雜能有效提高p型電導率。