金属嵌埋的Cu2O单晶薄膜制备及其光电性质的研究

Cuprous oxide (Cu2O) is considered to be a promising photocatalytic materials because of its cheap, non-toxic and the visible light absorption. Related research has been paid more and more attention, especially Cu2O using in the solar cell. The Cu2O thin films involved in most of the studies are polycrystalline material. It makes difficult for electronic transport in the presence of all kinds of grain boundaries and defects, thereby affecting the performance of the device. In this study, using pulsed laser deposition (PLD) technology, the growth, structure and physical properties of single crystal Cu2O thin film will be investigated by adjusting the substrate temperature, oxygen pressure and target component parameters. On this basis, because surface plasmon excited by metal nanoparticles enhances the absorption of light, the modification effects on the optoelectronic properties of Cu2O will be considered. This study will provide new ideas on Cu2O-based photocatalytic materials , which can promote the application of Cu2O material in the solar cell research field in the future.

氧化亚铜(Cu2O)因其具有廉价、无毒、对可见光吸收强等优点被认为是一种很有希望的光催化材料，相关研究日益受到关注，其中Cu2O材料在太阳能电池领域的应用是目前研究热点之一。目前在大多数研究中涉及的Cu2O薄膜均为多晶材料，各种晶界和缺陷的存在使得电子输运较困难，进而影响了器件性能。本课题拟采用脉冲激光沉积(PLD)技术，通过调节薄膜生长过程中的温度、氧分压、靶组分等参数，系统地研究Cu2O单晶薄膜的生长过程、结构和物理性质。在此基础上，由于金属纳米颗粒会激发表面等离子体激元增强光吸收,拟采用金属嵌埋方法对Cu2O薄膜进行修饰改性。通过该项研究，探索金属纳米颗粒嵌埋对Cu2O光电性质的影响规律, 将对Cu2O基的光催化材料的制备提供新思路，可进一步推动Cu2O材料在太阳能电池研究领域的应用。

氧化亚铜(Cu2O)因其具有廉价、无毒、对可见光吸收强等优点被认为是一种很有希望的光催化材料，相关研究日益受到关注，其中Cu2O材料在太阳能电池领域的应用是目前研究热点之一。目前在大多数研究中涉及的Cu2O薄膜均为多晶材料，各种晶界和缺陷的存在使得电子输运较困难，进而影响了器件性能。我们采用激光脉冲沉积(PLD)技术，对薄膜生长模式进行了研究分析，研究了靶材成分、生长温度、氧气分压等多个因素对薄膜生长过程的影响，在MgO (100)单晶基底上沉积获得了高质量的Cu2O单晶薄膜。在此基础上，我们设计了一种三明治结构的复合薄膜，采用脉冲激光沉积方法，在生长好的Cu2O 薄膜上生长Ag、Cu纳米颗粒，通过控制激光发次等手段获得了一系列的金属纳米颗粒：Cu2O薄膜的复合薄膜，利用TEM、XPS、XRD等手段表征样品的形貌、化学成份和晶体结构，研究了Cu2O薄膜中金属纳米颗粒的生长机制。利用紫外-可见-红外吸收谱详细分析表征样品的光学性质，研究了纳米颗粒嵌埋对材料的光吸收特性的影响，利用霍尔测试方法研究嵌埋金属纳米颗粒对复合薄膜的电学输运性质的影响。通过该项研究，探索了金属纳米颗粒嵌埋对Cu2O光电性质的影响规律, 将对Cu2O基的光催化材料的制备提供新思路，可进一步推动Cu2O材料在太阳能电池研究领域的应用。