透明導(dǎo)電薄膜是一類兼具光學(xué)透明和導(dǎo)電性的光電功能材料,在觸摸屏、顯示器及光伏電池等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。目前商用的透明導(dǎo)電薄膜均為電子型(n型),主要因?yàn)榭昭ㄐ屯该鲗?dǎo)電薄膜由于O-2p軌道的局域化、大的空穴有效質(zhì)量和載流子自補(bǔ)償效應(yīng),其光電性能遠(yuǎn)落后于n型透明導(dǎo)電薄膜,這嚴(yán)重阻礙了新型透明電子器件的發(fā)展。
研究人員通過理論計(jì)算發(fā)現(xiàn),銅鐵礦結(jié)構(gòu)CuRhO2材料是一種間接帶隙半導(dǎo)體,Cu+的d軌道與O2-的2p軌道可進(jìn)行雜化,從而減弱價(jià)帶頂附近載流子的局域化,實(shí)現(xiàn)p型高電導(dǎo)率;另一方面該材料在可見光及近紅外波段表現(xiàn)出弱的光吸收行為,具有高透過率。研究人員在前期金屬型銅鐵礦薄膜的研究基礎(chǔ)上(Advanced Functional Materials, 30, 2002375(2020)),采用非真空工藝進(jìn)一步獲得了大尺寸p型CuRhO2透明導(dǎo)電薄膜。該薄膜表現(xiàn)出c軸自組裝織構(gòu)生長特征,有利于其在ab面內(nèi)載流子的傳輸。另外,由于Rh3+大的離子半徑可實(shí)現(xiàn)空穴型載流子重?fù)诫s,使得Mg摻雜CuRhO2具有非常高的室溫電導(dǎo)率(735 S/cm)、高的近紅外波段透過率(85~60%)及低的室溫方塊電阻(4.28~0.18 kΩ/sq)。這種高性能的p型透明導(dǎo)電薄膜的發(fā)現(xiàn),為后續(xù)基于透明n型及p型薄膜的高性能全透明異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑及應(yīng)用提供了一種潛在的候選材料。
圖1. 近紅外透明導(dǎo)電CuRhO2(2英寸)薄膜實(shí)物圖。
圖2. CuRhO2能帶結(jié)構(gòu)及10%Mg:CuRhO2薄膜光學(xué)透過率和室溫方塊電阻。
新聞鏈接:https://www.hf.cas.cn/xwzx/jqyw/202201/t20220121_6346607.html