In掺杂氮化亚铜薄膜的电学、光学和结构特性研究

Authors：杜允; 鲁年鹏; 杨虎; 叶满萍; 李超荣

Source：ACTA PHYSICA SINICA, 2013, (11): 537-543.

• 三元氮化物
• 薄膜
• 光学特性
• 氮化亚铜 ternary nitride
• thin film
• optical properties
• copper nitride

采用射频磁控溅射方法,在低功率和低温条件下利用纯氮气作为反应溅射气体制备出不同In含量的三元氮化物CuxInyN薄膜.研究发现In掺杂浓度对薄膜微结构、形貌、表面化学态以及光学特性有灵敏的调节作用.光电子峰、俄歇峰、俄歇参数的化学位移变化从不同角度揭示了不同含量In掺杂引起的原子结合情况的变化.XPS结果显示In含量小于8.2at.%的样品形成了Cu-In-N键.对In含量为4.6at.%的样品进行XRD和TEM结构测试,实验结果肯定了In原子填充到Cu3N的反ReO3结构的体心位置.并且当In含量增至10.7at.%时,薄膜生长的择优取向从之前占主导地位的(001)方向转变为(111)方向.此外,随着In含量的增加,薄膜的R-T曲线从指数形式变为线性.当In含量为47.9at.%时,薄膜趋于大温区恒电阻率材料,电阻温度系数TCR仅为-6/10000.光谱测量结果显示In摻杂使得氮化亚铜掺杂薄膜的光学帯隙从间接帯隙变为直接帯隙.由于Burstein-Moss效应,帯隙发生蓝移,从1.02eV到2.51eV,实现了帯隙连续可调.

• Institution
  中国计量学院; 杭州电子科技大学; 中国科学院物理研究所; 浙江理工大学