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sp2含量与团簇尺寸调控对非晶碳薄膜光电性能的影响

非晶碳,磁控溅射,温度,光电

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作为一种非晶半导体材料，非晶碳（a-C）薄膜具有宽光谱透过率、高抗激光损伤阈值、可在准金属与绝缘体之间变化的电学特性，具有比传统Si材料更优异的机械性能，可用于制作压阻传感器、场发射电极、红外探测和光学窗口等光电器件。为了研究sp2/sp3比值和sp2团簇尺寸对光电性能的影响，我们采用磁控溅射方法制备了一系列无氢非晶碳薄膜，研究了沉积温度对其结构和光电性能的影响。结果表明，所有薄膜在紫外和可见光波段均表现出较强的光吸收，在200～750nm波长范围内透过率小于5%，且在5～350k温度范围内表现出典型的半导体特性，即在较高温度下有着较低的电阻率。此外，随着沉积温度的升高，它们的透射率、光学带隙、电阻率和活化能都呈现出相似的变化趋势，这与a-C薄膜中sp2/sp3比值和sp2团簇的尺寸变化有着紧密的联系。本文为a-C薄膜的光电应用提供了一条新的调控薄膜光电性能的思路。