Co掺杂对脉冲激光沉积CdO薄膜结构及性能的影响

摘要：

透明导电氧化物是一类在可见光波长范围内具有良好导电特性和光学透明性的材料,由于其在光电器件中的潜在应用而备受人们的关注.在众多的透明导电氧化物中,立方结构的CdO因其具有低的电阻率和在可见光范围内高的透光率而成为人们研究的热点.采用脉冲激光沉积技术在蓝宝石(0001)单晶基片上制备了一系列Co掺杂CdO薄膜.X射线衍射(XRD)结果表明薄膜为均匀的单相立方结构,以CdO(200)和CdO(111)方向择优取向生长,没有发现Co金属及其氧化物二次杂质相.X射线光电子能谱(XPS)测量进一步表明Co以Co2+的形式存在于薄膜中,且处于高自旋电子态.紫外可见光谱测量表明,Co掺杂CdO薄膜在可见光范围内都具有较高的透光率,均在80％以上.改变沉积过程的氧气分压和基片温度可有效调节薄膜的光学带隙,即随着氧气分压和基片温度的升高,薄膜的吸收带边红移,光学带隙逐渐减小,从2.70eV减小到2.33eV.磁性测量结果进一步表明,Co掺杂CdO薄膜具有明显的室温铁磁性,且随着氧气分压的升高,薄膜的磁性明显减弱.Co2+提供局域磁矩,薄膜中氧空位提供的额外载流子,有效地调节了Co2+之间的交换作用,从而产生了长程铁磁性.

关键词：透明导电氧化物;掺杂;CdO薄膜;脉冲激光沉积

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分类号：O484.4(固体物理学)

资助基金：国家重点研发计划项目;山西省自然科学基金项目

在线出版日期：2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：821-827