提高鈣鈦礦型氧化物薄膜光電性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鈣鈦礦型氧化物薄膜光電性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈣鈦礦型氧化物由于其豐富的物理性質(zhì)和應用價值一直受到研究者廣泛的關(guān)注，符合計量比的鈣鈦礦型氧化物可以表示為ABO3，A和B為陽離子，O為氧離子，AB的價態(tài)可為A3+B3+、A2+B4+或A 1+B5+，這類材料具有龐磁電阻、介電特性、鐵電特性、高溫超導特性、界面二維電子氣以及光電特性，這些性質(zhì)使其成為制備下一代多功能器件的理想候選材料之一，同時鈣鈦礦氧化物材料屬于電子多關(guān)聯(lián)體系，有著復雜的電子結(jié)構(gòu)，涉及金屬一絕緣體相變、電子和磁性相分離、多體等凝聚態(tài)物理基本問題，其晶格、電荷、軌道、自旋之間存在著相互作用并很容易受到外場的干擾，如果用磁場、電場、光場對其施加一個很小的刺激，鈣鈦礦氧化物的物性就會發(fā)生很大的變化，因此無論在實際應用上還是在物理基本問題上，鈣鈦礦氧化物都有著極大的研究意義。
[0003]光電性能是鈣鈦礦氧化物的眾多性質(zhì)之一，應用光電特性可以將鈣鈦礦氧化物制成光電探測器或太陽能電池，光電探測器在軍事、工業(yè)、民用上都有著廣泛的應用，可以用于空間探測、材料分析、天體物理、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生；太陽能電池作為一種新型清潔能源，在能源領(lǐng)域和環(huán)境保護上都有著重要意義，同時光場可以作為一種外場和微擾，可以用來調(diào)控鈣鈦礦氧化物的電學性質(zhì)和磁學性質(zhì)。
[0004]盡管研究者們通過各種途徑改善了鈣鈦礦氧化物的光電性能，但是效果仍然不夠明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能顯著提高鈣鈦型礦氧化物薄膜光電性能的方法。
[0006]技術(shù)方案如下:
[0007]—種提高鈣鈦礦型氧化物薄膜光電性能的方法，其關(guān)鍵是:首先在鈣鈦礦型氧化物薄膜中引入氧空位；再對所述鈣鈦礦型氧化物薄膜施加電場，使氧空位在所述鈣鈦礦型氧化物薄膜內(nèi)沿電場方向迀移，在鈣鈦礦型氧化物薄膜內(nèi)形成氧空位梯度。
[0008]采用此方案的有益效果是在鈣鈦礦型氧化物薄膜中形成了氧空位濃度梯度，類似Pn結(jié)，能提高鈣鈦礦型氧化物薄膜光電性能。
[0009]進一步，在鈣鈦礦型氧化物薄膜中引入氧空位后，將所述鈣鈦礦型氧化物薄膜升溫，然后再對其施加電場。采用此方案，升溫后鈣鈦礦型氧化物薄膜中的氧空位更容易迀移。
[0010]在所述鈣鈦礦型氧化物薄膜內(nèi)形成氧空位梯度后降溫，并在降溫過程中持續(xù)施加電場，使所述氧空位梯度固定，降溫的過程中如不持續(xù)施加電場在高溫下形成的氧空位梯度在降溫的過程中可能會擴散從而降低鈣鈦礦型氧化物薄膜的光電性能。
[0011 ] 在對所述鈣鈦礦型氧化物薄膜施加電場的同時對其施加磁場，使氧空位在沿電場方向迀移同時，向洛倫茲力方向偏移。采用此方案，施加電場的同時施加磁場有利于氧空位的進一步集中。
[0012]上述鈣鈦礦型氧化物薄膜上設(shè)有兩個電極，兩個所述電極與同一個電源連接，兩個所述電極之間形成電場。
[0013]上述電源為脈沖電源。
[0014]在鈣鈦礦型氧化物薄膜中引入氧空位的具體方式為:將所述鈣鈦礦型氧化物薄膜進行真空退火，從而在所述鈣鈦礦型氧化物薄膜中引入氧空位。
[0015]有益效果:采用本發(fā)明的有益效果是在鈣鈦礦型氧化物薄膜中引入了氧空位，然后對鈣鈦礦型氧化物薄膜升溫后施加電場、磁場等方法使鈣鈦礦型氧化物薄膜中氧空位形成一定的濃度梯度類似于pn結(jié)，通過調(diào)控施加的電場、磁場、升溫溫度等就可以調(diào)控氧空位的濃度梯度，改善鈣鈦礦型氧化物薄膜的光電性能，該方法簡單、易實現(xiàn)、效果好。
【附圖說明】
[0016]圖1為空白組1-V曲線圖；
[0017]圖2為對照組1-V曲線圖；
[0018]圖3為試驗組I的1-V曲線圖；
[0019]圖4為試驗組II的1-V曲線圖；
[0020]圖5為施加電場時氧空位運動方向示意圖；
[0021]圖6為施加電場和磁場時氧空位運動方向示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0023]—種提高鈣鈦礦型氧化物薄膜光電性能的方法，首先將鈣鈦礦型氧化物薄膜進行真空退火，從而在所述鈣鈦礦型氧化物薄膜中引入氧空位，再將所述鈣鈦礦型氧化物薄膜升溫，然后對其施加電場，使氧空位在所述鈣鈦礦型氧化物薄膜內(nèi)沿電場方向迀移，在鈣鈦礦型氧化物薄膜內(nèi)形成氧空位梯度，最后將所述鈣鈦礦型氧化物薄膜降溫，并在降溫過程中持續(xù)施加電場，使所述氧空位梯度固定。
[0024]電場的施加方式為:在所述鈣鈦礦型氧化物薄膜上設(shè)置兩個電極，兩個所述電極與同一個電源連接，兩個所述電極之間形成電場。所述電源可以選用脈沖電源。
[0025]為了使鈣鈦礦型氧化物薄膜中的氧空位更加集中，在對所述鈣鈦礦型氧化物薄膜施加電場的同時對其施加磁場，磁場方向與電場方向相交，從而使氧空位在沿電場方向迀移同時，向洛倫茲力方向偏移。
[0026]下面結(jié)合試驗例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0027]所述鈣鈦礦型氧化物A BO# La asSra2Mn03為例，首先在基片上生長一層下電極(Pt.Au等金屬)，然后在生長鈣鈦礦氧化物LaasSrQ.2Mn03 (簡寫為:LSM0)，最后在LSM0上鍍上和下電極一樣材料的電極，再將制備出的LSM0薄膜在溫度為400°C，真空度為10 3Pa的條件下真空退火2分鐘，從而在鈣鈦礦型氧化物薄膜中引入氧空位。
[0028]將以上引入氧空位的LSMO薄膜升溫到100度(溫度越高，氧空位越容易迀移，但是溫度太高，施加電場的時候容易把薄膜擊穿，所以溫度最好控制200度以下)，然后將上、下電極與同一脈沖電源連接(電場越大，氧空位移動越容易，不過也越容易將薄膜擊穿。因此采用電脈沖的辦法，電脈沖的幅度為30V，脈沖寬度為1ms)，從而在上、下電極之間的LSMO薄膜上形成電場；由于氧空位由于帶正電，在LSMO薄膜內(nèi)沿著電場方向運動。