LiNbO3/ITO异质结薄膜的制备及光电性质研究

doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0252

摘要/Abstract

摘要： 在200 ℃下采用磁控溅射方法在玻璃衬底与硅基板上溅射沉积LiNbO₃/ITO（LN/ITO）异质结薄膜。通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、紫外可见分光光度计和变温霍尔效应等测试了该薄膜的结构、形貌及光电性质。XRD测试结果表明，相比于ITO/LN，LN/ITO叠层顺序有更优的生长取向和结晶性能。AFM结果显示，200 ℃下异质结薄膜表面较为平整，鲜少有凸起。通过紫外可见分光光度计透光性能测试，相比于LN单层薄膜，叠层后的异质结薄膜的透光率在可见光范围内有所提高，且退火后异质结薄膜透光性进一步增强。利用变温霍尔效应测试仪研究了LN/ITO异质结的电学性质，测试结果表明LN/ITO异质结薄膜为p型半导体；与LN单层薄膜相比，LN/ITO异质结薄膜的电导率提高了11个数量级。

关键词: LN/ITO薄膜; 异质结; 磁控溅射镀膜; 透光率; 霍尔效应

Abstract: LiNbO₃/ITO（LN/ITO） heterojunction thin films were sputter-deposited on glass and silicon substrates using magnetron sputtering technique at 200 ℃. The structure， morphology， and optoelectronic properties of the films were characterized through X-ray diffraction （XRD）， atomic force microscope （AFM）， ultraviolet-visible spectrophotometer， and variable temperature Hall effect measurements. XRD analysis reveals that the stacked sequence of LN/ITO heterojunction exhibited superior growth orientation and crystalline properties. AFM images show that the surface of the heterojunction thin film at 200 ℃ is relatively smooth with minimal protrusions. The ultraviolet-visible spectrophotometer indicates that the transmittance of the stacked heterojunction thin film in the visible light range was enhanced compared to that of the LN single-layer film， and the transmittance of the heterojunction film was further improved after annealing. The electrical properties of the LN/ITO heterojunction were investigated using a Hall effect tester. The results demonstrate that the LN/ITO heterojunction thin film is an p-type semiconductor. Compared to the LN single-layer film， the conductivity of the LN/ITO heterojunction thin film was increased by 11 orders of magnitude.

Key words: LN/ITO thin film; heterojunction; magnetron sputtering coating; light transmittance; Hall effect

中图分类号:

O484.1

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图/表 6

图1 三倍沉积时间下ITO/LN和LN/ITO薄膜的XRD图谱

Fig.1 XRD patterns of ITO/LN and LN/ITO thin films for triple deposition time

图2 三倍沉积时间下LN/ITO异质结薄膜SEM横截面照片

Fig.2 SEM cross-sectional image of LN/ITO heterojunction thin film with triple deposition time

图3 一倍沉积时间下LN/ITO异质结薄膜的AFM平面照片（a）与三维照片（b）

Fig.3 AFM planar （a） and three-dimensional （b） images of LN/ITO heterojunction thin films for onefold deposition time

图4 相同厚度LN单层薄膜、ITO单层薄膜及LN/ITO异质结薄膜的紫外可见吸收光谱

Fig.4 UV-Vis absorption spectra of LN monolayer films， ITO monolayer films， and LN/ITO heterojunction thin films of the same thickness

图5 LN/ITO异质结薄膜退火前后的紫外可见吸收光谱

Fig.5 UV-Vis absorption spectra of LN/ITO heterojunction thin films before and after annealing

图6 LN/ITO异质结薄膜变温霍尔测试

Fig.6 Variable temperature Hall tests of LN/ITO heterojunction thin films

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LiNbO₃/ITO异质结薄膜的制备及光电性质研究

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