1 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，燕山大学材料科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004
2 威海中玻新材料技术研发有限公司，山东 威海264200
3 唐山学院，河北 唐山 063000
构建宽窄带隙同型异质结构的双层薄膜是提高透明导电薄膜光电性能的新思路。采用基于密度泛函的第一性原理，对本征和掺杂SnO2/SnSe2的电子结构、光学性质、载流子迁移率、电荷分布、能带排列进行计算。结果表明：本征和掺杂SnO2/SnSe2电子结构内部存在的电势差会使体系内部的电子向着界面处或SnSe2处转移，处于界面处的电子会在界面间隙内形成二维电子气并在界面处高速移动，从而提高了载流子的迁移率，而处于SnSe2处的电子由于没有杂质离子散射的影响迁移率也相应提高，4种不同掺杂类型异质结构的载流子迁移率分别为772.82、5 286.04、2 656.90 m2/(S·V)和17 724.60 m2/(S·V)，光学透过率在80%以上。
透明导电薄膜 异质结构 第一性原理 载流子迁移率 transparent conductive oxide thin films heterostructures first principles carrier mobility
1 燕山大学材料科学与工程学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 秦皇岛 066004
2 唐山学院新材料与化学工程学院, 唐山 066000
本文采用湿法刻蚀法将单层石墨烯(G)与掺氟二氧化锡(FTO)薄膜复合在一起, 采用拉曼(Raman)光谱、聚焦离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)研究了G/FTO双层薄膜的结构、表面和界面形貌、元素分布等信息; 采用基于原子力显微镜(AFM)的开尔文探针力显微镜(KPFM)和导电原子力显微镜(C-AFM)研究了FTO薄膜和G/FTO双层薄膜的形貌、接触电势差(CPD)、功函数、接触势垒。结果表明, FTO薄膜和G/FTO双层薄膜的接触电势差分别为-0.474、-0.441 V, 两者功函数分别为5.329、5.296 eV。与FTO薄膜相比, G/FTO双层薄膜的迁移率由21.26 cm2·V-1·s-1增加到23.82 cm2·V-1·s-1。FTO薄膜和G/FTO双层薄膜相应的势垒高度分别(0.39±0.06) V和(0.33±0.05) V, G/FTO双层薄膜的势垒高度更小。
石墨烯 掺氟二氧化锡 双层结构 接触特性 接触电势差 功函数 接触势垒 graphene fluorine doped tin dioxide bilayer structure contact characteristic contact potential difference work function contact barrier
1 燕山大学材料科学与工程学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室， 秦皇岛 066004
2 威海中玻新材料技术研发有限公司，威海 264200
本文以单丁基三氯化锡(MBTC)为锡源，氟化铵(NH4F)为氟源，甲醇为溶剂，六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)为镍源，采用气溶胶辅助化学气相沉积(AACVD)制备了镍掺杂FTO薄膜。利用分光光度计、四探针电阻仪及霍尔效应测试仪对镍掺杂FTO薄膜的光学性能、电学性能进行表征和分析，并基于第一性原理对掺杂体系的电子结构进行了计算。结果表明，Ni掺杂的FTO薄膜为四方金红石结构，导电性能有所提高。当Ni/Sn为2%(原子数分数)时，品质因数ΦTC达到3×10-2 Ω-1，电阻率ρ为3.79×10-4 Ω·cm，可见光平均透过率约为80%，载流子浓度n为6.88×1020 cm-3，迁移率μ为13.31 cm2·V-1·s-1。
镍掺杂 FTO薄膜 气溶胶辅助化学气相沉积 电学性质 第一性原理 Ni-doping FTO thin film AACVD electrical property first principle
