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新进展!中科院合肥研究院制备出新型空穴型透明导电薄膜

前瞻网 2022-01-31 10:45

 

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据中国科学院合肥物质科学研究院官网消息,该院固体物理研究所功能材料物理与器件研究部和等离子所等单位科研人员合作,在空穴型近红外透明导电薄膜研究方面取得新进展。他们设计并制备了新型空穴型(p型)铜铁矿CuRhO2薄膜,并通过参数优化获得了高近红外波段透过率和低室温方块电阻。

透明导电薄膜是一类兼具光学透明和导电性的光电功能材料,在触摸屏、平板显示器、发光二极管及光伏电池等光电子器件领域有着广泛应用。目前,商用的透明导电薄膜均为电子型,空穴型透明导电薄膜由于空穴有效质量大、空穴迁移率低和空穴掺杂性差,其光电性能远落后于电子型透明导电薄膜,这严重阻碍了新型透明电子器件的发展。

在新研究中,研究人员通过理论计算发现,含有铑、氧等元素的铜铁矿结构材料是一种间接带隙半导体,其中的铜离子与氧离子的原子轨道可进行杂化,从而减弱价带顶附近载流子的局域化,实现空穴型高电导率;另一方面该材料在可见光及近红外波段表现出弱的光吸收行为,具有高透过率。研究人员在前期金属型铜铁矿薄膜的研究基础上,采用非真空工艺进一步获得了大尺寸空穴型铜铁矿透明导电薄膜。

该薄膜表现出主轴自组装织构的生长特征,有利于其内载流子的传输,提高空穴的迁移率。另外,由于三价铑离子的离子半径可实现空穴型载流子重掺杂,使得镁掺杂铜铁矿结构材料具有非常高的室温导电率、较高的近红外波段透过率以及低的室温方块电阻。

这种高性能的空穴型透明导电薄膜的发现,为后续基于透明电子型及空穴型薄膜的高性能全透明异质结构的研发及应用提供了一种潜在的候选材料。

该研究论文题为“p-Type Near-Infrared Transparent Delafossite Thin Films with Ultrahigh Conductivity”,已发表在Advanced Optical Materials 期刊上。

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责任编辑: 3976DBC

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