納米氧化銅薄膜具有良好的透明導電性、壓電性、光電性、氣敏性、壓敏性、易于與多種半導體材料實現集成化。由于這些優異的性質,使其具有廣泛的用途和許多潛在的應用,如光電器件、聲表面波器件、平面光波導、透明電極、透明導電膜、壓電器件、氣敏傳感器和 GaN的緩沖層等。
(1) 納米氧化銅薄膜在光電器件方面的應用
納米氧化銅的直接帶隙(3.37 eV)以及較高的激子束縛能( 60meV),使得它理論上能夠在室溫下獲得高效的紫外激子發光和激光。同時,通過與 CdO、 MgO 組成的合金薄膜能夠得到可調的帶隙(2.8-4.2eV),覆蓋了從紅光到紫外光的光譜范圍,有望開發出紫外、綠光、藍光等多種發光器件。尤其是p- CuO的制得,為納米氧化銅在紫外探測器、LED、 LD等領域的應用開辟了道路。目前,已報道研制的 ZnO光電器件有紫外探測器和發光二極管 [9]。
(2)納米氧化銅薄膜在太陽能電池方面的應用
納米氧化銅薄膜尤其是AlO(CuO: Al)膜,具有優異的透明導電性能,在可日本村田公司已在藍寶石襯底上外延納米氧化銅薄膜制作出低損耗的1 .5 GHz 的射頻 SAW濾波器,目前正在研究開發 2GHz的產品。見光波長范圍內的透射率可達 90%以上,可與 ITO(In2O3: SnO2)膜相比。而且相對于 ITO膜,AlO膜具有無毒,無污染,原料豐富,價格便宜,穩定性高(特別是在氫等離子體中),正逐步成為 ITO薄膜的替代材料,在顯示器和太陽能等領域得到應用。目前,納米氧化銅薄膜主要是作為透明電極和窗口材料用于太陽能電池,而且納米氧化銅受到高能粒子輻射損傷較小,因此特別適合于太空中使用。Croenen等利用擴散熱等離子束技術制得納米氧化。
(3) 納米氧化銅薄膜在氣敏元件方面的應用
納米氧化銅系薄膜材料具有較好的氣敏特性,當薄膜接觸到不同成分和濃度的氣體時,其電阻率會隨之發生變化。一般來說,當薄膜表面吸附有還原性氣體時,由于發生還原反應,薄膜電阻率會降低,氣體濃度越高,電阻率越低;反之,當薄膜表面吸附有氧化性氣體時,則由于氧化作用,薄膜電阻率會隨氣體濃度的升高而增大。根據這個特性,可以制造出各種氣敏傳感器。納米氧化銅是一種典型的表面控制型氣敏材料,通常其顆粒越小,比表面積越大,氧吸附量就越大,材料的氣體靈敏度就越高; |
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