论文部分内容阅读
透明导电氧化物(TCO)薄膜具有良好的电导率、较高的可见光透射率等特性,在太阳能电池、平板显示等光电器件领域已取得广泛应用。透明导电氧化物半导体根据导电类型可分为n型和p型两类。目前得以运用的透明导电氧化物一般是n型半导体,因为n型半导体的电导率比p型半导体高34个数量级。制备CuAlO2薄膜所需的陶瓷靶材多数采用高温固相法制得,该工艺的烧结温度高并且烧结时间长。本文用铝硅酸盐玻璃作为烧结助剂,改善CuAlO2的烧结活性,降低烧结温度和缩短烧结时间,获得高致密、高电导率的CuAlO2陶瓷。首先,为了获得高电导率的CuAlO2,探讨不同含量的铝硅酸盐玻璃对CuAlO2陶瓷的电性能影响。研究发现,在CuAlO2中添加的铝硅酸盐玻璃不仅能促进CuAlO2晶粒的生长,还能促进CuAlO2晶粒的发育。当铝硅酸盐玻璃的含量达到9.5%时,CuAlO2陶瓷晶粒生长发育完全,晶粒形状为多边形,最大相对密度为90.4%,其电导率比纯CuAlO2陶瓷电导率高1个数量级。在CuAlO2中添加适量的铝硅酸盐玻璃可以降低CuAlO2陶瓷的点火电压,且随着铝硅酸盐玻璃的添加量的增加,点火嘴的点火电压出现了先降低后增加的趋势。另外,由于添加的铝硅酸盐玻璃的导热系数低于CuAlO2的导热系数,所以,添加的铝硅酸盐玻璃促进了CuAlO2的热电性能的提高,在一定程度上,扩大了CuAlO2的应用范围。其次,采用传统固相法合成添加9.5%铝硅酸盐玻璃的CuAlO2陶瓷。研究了烧结工艺对CuAlO2陶瓷电学性能的影响。研究发现:随着烧结温度的上升,CuAlO2陶瓷的密度、晶粒尺寸和电导率逐渐增大。烧结温度为1175℃时,CuAlO2陶瓷的表观密度和相对密度达到最大值,分别为4.408 g·cm-3和95.8%。当烧结温度到达1200℃时,CuAlO2陶瓷晶粒生长发育完整,呈现多边形结构,且其电导率达到最大(2.42 S·m-1),比1050℃的样品的电导率高了近10倍。另外,烧结温度为1200℃,随着烧结时间的增加,CuAlO2陶瓷的密度和电导率逐渐增大,并且随着烧结时间的增加,点火电压呈现先降低后趋于稳定。