專利名稱：一種提高n型氧化亞銅薄膜載流子濃度的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高η型氧化亞銅薄膜載流子濃度的熱處理方法。
背景技術(shù)：
氧化亞銅(Cu2O)是一種非常重要的氧化物半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為2. 1 eV，可以被波長(zhǎng)為40(T800 nm的可見(jiàn)光激發(fā)，而且制備成本低、理論利用效率較高，在太陽(yáng)能電池、催化劑、燃料電池、氣敏傳感器和超導(dǎo)材料等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。氧化亞銅薄膜太陽(yáng)能電池自七十年代以來(lái)就成為研究熱點(diǎn)，但是，因?yàn)闊o(wú)法制備η型氧化亞銅薄膜，使得氧化亞銅薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展受到很大限制。近年來(lái)，利用電化學(xué)沉積法已可以制備η型氧化亞銅薄膜，為氧化亞銅薄膜太陽(yáng)電池的發(fā)展解決了瓶頸問(wèn)題。目前，對(duì)η型氧化亞銅薄膜的相關(guān)研究非常少，主要集中在制備方面，性能測(cè)試和優(yōu)化等方面缺少相應(yīng)的科研成果。 隨著氧化亞銅薄膜電池在科研與生產(chǎn)領(lǐng)域得到越來(lái)越多的重視，η型氧化亞銅薄膜的力學(xué)、 電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能的相關(guān)研究也越來(lái)越重要。因此，研究熱處理對(duì)η型氧化亞銅薄膜電學(xué)性能的影響，對(duì)于研究氧化亞銅薄膜電池具有重要的理論與實(shí)踐意義。熱處理法是改善晶體質(zhì)量并改善晶體性能的重要方法。熱處理法是一種材料處理常用的方法，具有簡(jiǎn)便易行，低成本，能有效改變晶體質(zhì)量及晶體結(jié)構(gòu)，并改善晶體性能等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種提高η型氧化亞銅薄膜載流子濃度的熱處理方法，通過(guò)先除碳后熱處理的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)η型氧化亞銅薄膜的熱處理，測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)熱處理后，η型氧化亞銅薄膜的載流子濃度得到了提高。本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟如下
1)將電化學(xué)沉積制備所得的η型氧化亞銅薄膜放入熱處理爐中進(jìn)行除碳；
2)將熱處理爐溫度升高至120°(至150 °C，保溫廣2小時(shí)；
3)除碳過(guò)程后，將熱處理爐溫度升至300°(至400 °C，保溫廣2小時(shí)；
4)熱處理后，熱處理爐溫度自然降溫至常溫，將η型氧化亞銅薄膜取出并進(jìn)行測(cè)試。在熱處理前，首先對(duì)η型氧化亞銅薄膜進(jìn)行除碳，即除去沉積過(guò)程中在氧化亞銅薄膜上殘留的有機(jī)雜質(zhì)；然后對(duì)氧化亞銅薄膜進(jìn)行熱處理，通過(guò)控制熱處理溫度與時(shí)間，提高η型氧化亞銅薄膜載流子濃度。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明提出對(duì)電化學(xué)沉積的η型氧化亞銅薄膜進(jìn)行先除碳，再熱處理的方法。通過(guò)除碳過(guò)程，可以去除在沉積過(guò)程中η型氧化亞銅薄膜中的有機(jī)雜質(zhì)，有效提高η型氧化亞銅薄膜的載流子濃度。


圖1是氧化銦錫玻璃襯底上η型氧化亞銅薄膜結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是實(shí)施例1所得η型氧化亞銅薄膜的XRD圖譜；
圖3是實(shí)施例1所得η型氧化亞銅薄膜的掃描電鏡照片； 圖4是實(shí)施例1所得η型氧化亞銅薄膜的電容-電壓曲線； 圖5是實(shí)施例2所得η型氧化亞銅薄膜的電容-電壓曲線。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明在氧化銦錫玻璃襯底2上沉積一層η型氧化亞銅薄膜1。實(shí)施例1
將0. 2克硫酸銅(CuSO4 · 5Η20)與10毫升濃度為60%的乳酸鈉(C3H5NaO3)溶于去離子水中，攪拌5分鐘后，配成體積為20. 0毫升的溶液，硫酸銅濃度為0. 4摩爾/升，乳酸鈉摩爾濃度為3. 0摩爾/升，利用4. 0摩爾/升的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的ρΗ值為6. 5。通過(guò)恒溫水浴控制溶液溫度在60 0C0利用三電極電化學(xué)池進(jìn)行η型氧化亞銅薄膜的沉積。工作電極為氧化銦錫玻璃襯底，對(duì)電極為鉬金電極，參比電極為Ag/AgCl/飽和 KCl電極。將三電極插入溶液，調(diào)節(jié)電壓在-0.3 V (vs Ag/AgCl/飽和KCl電極電極)，沉積時(shí)間為60分鐘。將沉積好的η型氧化亞銅薄膜，用去離子水清洗，并干燥。將烘干的η型氧化亞銅薄膜放入熱處理爐中，將熱處理爐溫度升高至120 °C，保溫2小時(shí)以除碳。除碳過(guò)程后，將熱處理爐溫度升至400 °C，保溫2小時(shí)。熱處理后，熱處理爐溫度自然降溫至室溫，將η型氧化亞銅薄膜取出并進(jìn)行測(cè)試。圖2是該η型氧化亞銅薄膜的XRD圖譜，該圖譜與立方相氧化亞銅的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS No. 65-3288)完全吻合。 圖3是該η型氧化亞銅薄膜的掃描電鏡照片。圖4是該η型氧化亞銅薄膜熱處理前后的電容-電壓曲線。分析該η型氧化亞銅薄膜的熱處理前后的電容-電壓測(cè)試曲線，η型氧化亞銅薄膜熱處理前后的載流子濃度分別為1. 87X 102° cm—3與10. 9Χ IOki cnT3。實(shí)施例2:
將0. 2克硫酸銅(CuSO4 · 5H20)與10毫升濃度為60%的乳酸鈉(C3H5NaO3)溶于去離子水中，攪拌5分鐘后，配成體積為20. 0毫升的溶液，硫酸銅濃度為0. 4摩爾/升，乳酸鈉摩爾濃度為3. 0摩爾/升，利用4. 0摩爾/升的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的ρΗ值為7. 5。通過(guò)恒溫水浴控制溶液溫度在60 0C0利用三電極電化學(xué)池進(jìn)行η型氧化亞銅薄膜的沉積。工作電極為氧化銦錫玻璃襯底，對(duì)電極為鉬金電極，參比電極為Ag/AgCl/飽和 KCl電極。將三電極插入溶液，調(diào)節(jié)電壓在-0.3 V (vs Ag/AgCl/飽和KCl電極電極)，沉積時(shí)間為60分鐘。將沉積好的η型氧化亞銅薄膜，用去離子水清洗，并干燥。將烘干的η型氧化亞銅薄膜放入熱處理爐中，將熱處理爐溫度升高至150 °C，保溫1小時(shí)以除碳。除碳過(guò)程后，將熱處理爐溫度升至300 °C，保溫1小時(shí)。熱處理后，熱處理爐溫度自然降溫至室溫，將η型氧化亞銅薄膜取出并進(jìn)行測(cè)試。該η型氧化亞銅薄膜的 XRD圖譜與實(shí)施例1相似，該圖譜與立方相氧化亞銅的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS No. 65_3觀8)完全吻合。該η型氧化亞銅薄膜的掃描電鏡照片與實(shí)施例1相似。圖5是該η型氧化亞銅薄膜熱處理前后的電容-電壓曲線。分析η型氧化亞銅薄膜的熱處理前后的電容-電壓測(cè)試曲線，η型氧化亞銅薄膜熱處理前后的載流子濃度分別為6.91Χ1018側(cè)_3與39.5\1018cm-3 ο
權(quán)利要求
1.一種提高η型氧化亞銅薄膜載流子濃度的熱處理方法，其特征在于該方法的步驟如下1)將電化學(xué)沉積制備所得的η型氧化亞銅薄膜放入熱處理爐中進(jìn)行除碳；2)將熱處理爐溫度升高至120°(至150 °C，保溫廣2小時(shí)；3)除碳過(guò)程后，將熱處理爐溫度升至300°(至400 °C，保溫廣2小時(shí)；4)熱處理后，熱處理爐溫度自然降溫至常溫，將η型氧化亞銅薄膜取出并進(jìn)行測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高η型氧化亞銅薄膜載流子濃度的熱處理方法，其特征在于在熱處理前，首先對(duì)η型氧化亞銅薄膜進(jìn)行除碳，即除去沉積過(guò)程中在氧化亞銅薄膜上殘留的有機(jī)雜質(zhì)；然后對(duì)氧化亞銅薄膜進(jìn)行熱處理，通過(guò)控制熱處理溫度與時(shí)間，提高 η型氧化亞銅薄膜載流子濃度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高n型氧化亞銅薄膜載流子濃度的熱處理方法。該方法的步驟如下將電化學(xué)沉積制備所得的n型氧化亞銅薄膜放入熱處理爐中進(jìn)行除碳；將熱處理爐溫度升高至120oC至150oC，保溫1~2小時(shí)；除碳過(guò)程后，將熱處理爐溫度升至300oC至400oC，保溫1~2小時(shí)；熱處理后，熱處理爐溫度自然降溫至常溫，將n型氧化亞銅薄膜取出并進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明是對(duì)電化學(xué)沉積的n型氧化亞銅薄膜進(jìn)行先除碳，再熱處理的方法。通過(guò)除碳過(guò)程，可以去除在沉積過(guò)程中n型氧化亞銅薄膜中的有機(jī)雜質(zhì)，然后對(duì)氧化亞銅薄膜進(jìn)行熱處理，通過(guò)控制熱處理溫度與時(shí)間，提高n型氧化亞銅薄膜載流子濃度。
文檔編號(hào)C25D5/50GK102321901SQ20111028122
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者席珍強(qiáng), 曾紅春, 楊靜靜, 王龍成, 金達(dá)萊 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)