中红外透明导电膜的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
61077074
项目类别：
面上项目
资助金额：
48.0万
负责人：
王一丁
依托单位：
吉林大学
学科分类：
F0504.红外与太赫兹物理及技术
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
李波；董成军；李黎；丛梦龙；于海；崔艳松；付强；
关键词：
导电膜透明红外

项目摘要

中红外透明导电膜主要应用于军事领域，也可民用。其研究既有科学意义，又有应用前景。已应用的透明导电膜，仅透射可见和近红外光，不透射中红外光，主要原因是中红外光与电子作用，产生等离子体共振吸收，其ωp决定了透射频率下限。主要研究电导率和透射率，此膜蕴含的科学问题是：膜材料中的载流子运动、红外光与载流子的作用，即最佳载流子浓度N值、提高迁移率μ和有效质量m*。研究降低ωp，提高表面μ，研究不同杂质、p型掺杂（创新点）、重空穴、氧空位密度对ωp、μ、N的影响；研究补偿掺杂与最佳N值关系；研究晶格振动与红外光的耦合；研究减少自由载流子吸收、吸收机制、与声子的相互作用；研究μ与温度关系；研究光学波和声学波、电离杂质、晶界对载流子散射、m*对散射的影响；研究镀膜方法、参数、条件(时间、温度、压力、功率)和退火，对薄膜质量和性能影响，对载流子有效质量、透过率、电阻率、结晶状况、晶粒直径和表面粗糙度影响。

结项摘要

我们完成了各项任务，达到了主要技术指标和水平，实现了预期目标。发表了15篇文章，申报了2项专利，培养了7名博士生和硕士生。认真执行了计划书中规定的研究计划内容，主要研究提高电导率和透射率，即研究膜材料中的载流子运动，红外光与载流子、晶格的相互作用等。包括选择材料和掺杂、选择制备薄膜方法、研究制备参数和条件等。研究了掺杂Te、Cr、Nb、Ti、Al、Ga对薄膜性能的影响。通过掺杂，降低了等离子体振荡频率ωp，减少了自由载流子吸收，增强了电导率和透射率。.利用磁控溅射法、溶胶凝胶法、双层反应法，研制了掺杂In2O3、掺杂ZnO和掺杂铜铝氧三种薄膜，其透过率>75%。.1. 研究了如何提高透射率.研究了如何降低介质载流子等离子体振荡频率ωp；研究了p型掺杂，研究了重空穴对等离子体振荡频率ωp的影响。研究了掺杂不同杂质，对ωp的影响。研究了氧空位的密度与ωp关系。研究了红外光与晶格振动的耦合。研究了减少自由载流子的吸收。研究了自由载流子的吸收机制，研究了自由载流子和声子的相互作用。研究了补偿掺杂与载流子浓度的关系。.2. 研究了如何提高电导率.研究了载流子浓度的最佳值。研究了掺杂对电导率的影响。研究了如何提高迁移率μ。研究了表面迁移率μ及其与温度关系。研究了晶格振动对载流子的散射，包括光学波和声学波散射，m*对散射的影响等。研究了电离杂质和晶界对载流子的散射。研究了氧空位的密度与μ关系，对电导率的影响。.3. 研究和制备了氧化物红外透明导电薄膜.研究了镀膜方法，采用等离子体磁控溅射方法，研究了参数和条件，如氧分压、溅射压强、溅射功率、溅射时间、退火和衬底温度等对薄膜的质量和性能影响，对载流子有效质量影响、对透过率和电阻率影响；对结晶状况、晶粒直径和表面粗糙度影响等。研究了退火对应力和性能的影响。总结出最佳工艺条件。.4. 测量和表征了薄膜