《p型过渡金属氧化物制备与物性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《p型过渡金属氧化物制备与物性研究（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学硕士学位论文p型过渡金属氧化物制备与物性研究姓名：黄华申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：刘卫2003.5.1中国科学技术大学硕士学位论文摘要透明导电氧化物在平面显示、紫光二极管和其它透明半导体器件领域有着非常重要的应用前景。这种材料在电子或空穴掺杂后表现出既具有很高的电导率同时对可见光是透明的。通常由于氧离子对价带边强烈的局域化作用，制各P 型宽带隙导电氧化物是很困难的。自从19 9 7 年目本K a w a z o e 报道了C u A l 0 2 具有透明P 型导电以来，各种铜铁矿结果的P 型透明导电氧化物被不断的报道和研究。怎样降低氧离子的局域化作用从而提高
2、材料的导电率就成了一个很重要的问题。本论文中我们研究了C a 掺杂铜铁矿材料C u C r 0 2 的制备和电输运以及光学性质，然后提出具体的输运机制。同时我们也研究了L a l 3 S r 2 ，3 F e 0 3的电磁输运和超声衰减特性。1C a 掺杂C u C r 0 2 的电输运特性采用标准的四端子法测量掺杂前后各样品的电导，温度从1 8 0 K 到10 0 0 K 。结果表明，温度在3 0 0 到1 9 0 K 时，电导率温度关系符合一般热激发模型，各样品的激发能，对掺杂前和掺0 0 2 ，0 0 4 ，0 0 6 时分别为0 3 6 ，0 2 8 ，0 2 8 和0 2 7 e V
3、 。这表明在掺杂前后激发能变化很大，但随着掺杂量的增加基本相同。在室温以上，电导率随温度的关系符合小极化子模型，掺杂前后激发能为0 2 7 和0 2 4 ，0 2 4 ，0 2 3 e V 。这种激发能的变化与室温下相同，这是因为掺杂前后载流子类型发生了变化。在0 0 6 C a 掺杂时，样品室温电导率最大。赛贝克系数的测量表明掺杂前后均为很大的正数，说明是p 型导电。2C a 掺杂C u C r 0 2 的光学性质为了考察掺杂前后样品导电机制的变化，在室温下测量了样品的X P S 。C u l m m 和C u 2 p 谱图说明掺杂后在部分C u + 处形成了c u 2 干，这种结果和我们在
4、电输运性质中提出的小极化子模型是一致的。同时实验发现，掺杂前后对样品的价带基本上没有影响，说明这种材料的价带边以及载流予可能与三价阳离子关系不大。我们提出掺杂前，载流子主要是c u + 3 d 轨道上的空穴，掺杂后则是c u + 形成C u 2 + 进而在此位置形成的小极化子。拉曼光谱表明，体系有两个拉曼活性模，掺杂前后对晶体结构对中国科学技术大学硕士学位论文称性没有明显影响。3L a l 3 S r 2 ，3 F e 0 3 的电磁输运和超声特性我们用四端子法和超声脉冲回波重合法研究了L a m S rz ，a F e 0 。在零场和施加外磁场下温度从12 0 到3 0 0 K 的电磁输运和
5、超声特性。电阻在2 0 0 K附近迅速上升表明发生了电荷有序相变，电阻温度关系在相变温度附近符合极化子模型，同时加外磁场后相变向低温移动，说明电荷有序时形成了磁极化子。同时在电荷有序时，伴随着声速急剧硬化出现一个很大的衰减峰，这表明伴随着电荷有序存在着很强的源于J a h n T e l l e r 效应的电声子耦合。施加外磁场后，声速硬化向低温移动，同时衰减峰高度被有效抑制，这说明磁极化子在磁场作用下时，其电子有序被抑制，它符合前面的电磁实验结果。2A b s t r a c tT r a n s p a r e n te o n d u c t i n go x id e ( T C O
6、) f in daw i d er a n g eo fi m p o r t a n ta p p l ic a t i o ni nf l a t p a n e ld is p l a y s ，u l t r a y io le te m i t t i n gd io d e sa n do t h e rt r a n s p a r e n ts e m ic o n d u c t o rd e v ig e s T h e s em a t e r i a lss h o w i n gt h ec o m b i n a t io io fh i g he 1e c t r
7、 ic a tc o n d u c t iV i t ya D dh ig htr a n s p a r e n c Yf o rv is i b lel ig h ta 1 1b e e nb a s e do ne le c t r o no rh 0 1ed o p i n g D u et ot h es t r o n g1 0 c a l iz a t i o no ft h eu p p e re d g eo ft h ev a l e n c eb a n dt oo x i d ei o n s ，p t y p et r a n s p a r e n ts e m
8、ic o n d u c t o ra r ev e r yd i f f ie u l tt oc r e a t e D e l a f o s s i t es t r u c t u r eo x i d eh a v eb e e nw id e lyr e s e a r c h e dr e c e n t l Ya sP t y p et r a n s p a r e n tc o n d u c t in gm a t e r i a lss i n c eK a w a z o eHs t u d i e dC u A l 0 2i nf i l ma t1 9 9 7
9、R e c e n t l Ym o r eo t h e rp - t y p eT C Oh a v eb e e nr e p o r t e d ，h u tt h e i rc o n d u c t iV i t Yw e r es e v e r a lo r d e r so fm a g n it u d el o w e rt h a nt h o s eo fu s e d 刀一t y p eT C Of o rt h es t r o n g1 0 c a l iz a t i o no fo x y g e ni o n s S oh o wt or e d u c
10、eth elo c a liz a t i o no fo x y g e ni o n sa n di m p r o v et h ec o n d u c t i v i t ya r ev e r Yi m p o r t a n tis s u e I nt h isa r t ic l e ，W er e p o r t e dt h ep r e p a r a t i o no fC a d o p e dC u C r O2 ，e 1e c t r ic a lt r a n s p o r ta n do p t i c a lp r o p e r t i e s C o
11、 m b i n e dw i t hth er e s u l ts ，w ed is c u s s e dt h em e c h a n is mo fe 1e c t r i c a lt r a n s p o r tb e f o r ea n da f t e rd o p i n g B e s id et h er e s e a r c ho fT C Oe l e c t r i c a la n do p t ic a lp r o p e r t Y ，w ea ls or e p o r t e dt h eu l t r a s o n ics o u n dV
12、 e l o c i t ya n da t t e n u a t i o ni ns i n g l ep 0 1 y c r y s t a l l i n eL a l 3 S r2 3 F e 03lT h ee 1e c t r i c a lt r a n s p o r tp r o p e r t yo fC a d o p e dC u C r 0 2E 1 e c t r i c a lc o n d u c t i v i t Yo fd o p e da n du n d o p e ds a m p le sw e r em e a s u r e db ys t
13、a n d a r df o u r p o i n tp r o b em e t h o da tt e m p e r a t u r er a n g i n gf r o m1 8 0t o1 0 0 0 K F r o m3 0 0 Kt o 1 9 0 K ，T h et e m p e r a t u r ed e p e n d e n c ec o n d u c t iV i t Yw a st h e r m a la c t iv a t io nt y p e ，w ee s t i m a t et h ea c t iv a t i o ne n e r g y
14、 t h eu n d o p e da n d0 0 2 ，0 0 4 ，0 0 6C a d o p e ds a m p l e3一一国型堂垫查盔堂堡主堂垡堡壅- _ _ - _ _ ，_ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ - - - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ w e r e0 3 6 ，0 2 8 ，0 2 8a n d0 2 7 e V W en o t ic e dt h a tt h ec h a n g eo fa c t iv a t i o ne n e r g yisn o
15、 t a b leb e f o r ea n da f t e rd o p i n g ，w h i l ei tisn e g le c t e dw i t hd i f f e r e n td o p in ga m o u n t A b o v er o o mt e m p e r a t u r e ，t h et e m p e r a t u r ed e p e n d e n c ec o n d u c t i V it Yw a ss m a l lp o l a r o nt y p e T h ea c t i v a t i o no rh o p p i
16、 n ge n e r g yis0 2 7 ，0 2 4 ，0 2 4 ，0 2 3 e Va c c o r dw i t hu n d o p e da n d0 0 2 ，0 0 4 ，0 0 6C a d o p e ds a m p le s 。T h ec h a n g eo fa c t iv a t i o ne n e r g yb e f o r ea n da f t e rd o p in gs h o w e dt h a tt h et y p eo fc a r r ie rh a dc h a n g e d W en o t ic e dt h a ta t6 C a d o p e d ，t h ec h a n g eo fc o n d u c t i v i t yism o s tn o t a b l e S e e b e c kc o e f f ic
