製備具高導電性之二氧化銅鐵透明導電薄膜之方法

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

106124117

專利證號

I 650776

專利獲證名稱

製備具高導電性之二氧化銅鐵透明導電薄膜之方法

專利所屬機關 (申請機關)

亞洲大學

獲證日期

2019/02/11

技術說明

本技術係以鈣元素摻雜於二氧化銅鐵薄膜中改進導電特性，使得電阻率下降，載子濃度提升。 本研究探討P型透明導電氧化物CuFeO2，材料組成為非貴金屬元素，且沒有毒性，擁有光電、催化及磁性等性質，在應用及學術方面有發展的空間潛力。P型TCO目前面臨了半導體導電性質有待提升，相較於N型TCO材料，由於導電的主要載子是電洞，所以其移動率較低，導致較高之電阻，本研究以Ca+2鈣元素摻雜於CuFeO2薄膜中，以置換Fe+3晶格位置，提升載子濃度，降低電阻。 鈣元素在地殼中含量多，原子序為20，是一鹼金鹼土族金屬，材料成本低，且無毒性，被我們選為外質摻雜的元素，本實驗設計為在CuFeO2中置入鈣元素形成CuFe1-xCaxO2，利用溶膠凝膠法，調整鐵:鈣比例，其中x設計為x=0(無摻雜Ca含量=0at%)，摻雜之Ca之x=0.05、0.10、0.15及0.25(Ca含量=1.25、2.5、3.75及6.25 at%)，調整醋酸鐵與醋酸鈣藥劑之莫耳比例，並且固定為銅之莫耳數為0.02 mole。 本研究以外質摻雜鈣元素於CuFeO2薄膜中，研究摻雜效應對於CuFe1-xCaxO2(x=0、0.05、0.1、0.15及0.25；Ca含量=0、1.25、2.5、3.75及6.25 at%)材料結構及光電性質之影響，鈣摻雜均勻固溶於單一相CuFeO2薄膜，在退火過程中結構變化，鈣誘發晶粒成核成長，鈣摻雜於CuFeO2薄膜具有較大之平均晶粒尺寸及表面均方根粗糙度，因鈣摻雜量的不同，CuFe1-xCaxO2薄膜具備不同的紫外光吸收能力。 未摻雜CuFeO2薄膜之能隙、載子濃度及電阻率，分別是3.14eV、4.3 X10e17 cm-3及2.32 Ωcm；在較佳的摻雜量，CuFe1-xCaxO2(x=0.05及0.10；Ca含量=1.25、2.5 at%)，薄膜材料晶格Ca+2置換Fe+3，有效的形成電洞載子，載子濃度可增加至2.47X10e18及2.74X1e019 cm-3，電阻率減少分別是0.74、0.55 Ωcm，具有較低之電阻率，直接能隙增加分別為3.20及3.22 eV。

備註

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

研究發展處

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