侧向光伏效应和双极性电阻效应在Cu_2O/Si结构中的研究

【摘要】：氧化亚铜（Cu2O）因其具有无毒性、储量大、制造成本低等诸多优点，在过去的几十年被广泛地研究，主要应用于太阳能电池、电致变色器件、气体/湿度探测器等器件。然而，少有研究报道Cu2O作为位移探测器、新型光控变阻器和信息存储器的应用。本论文通过磁控溅射方法在硅衬底上镀一层纳米级别厚度的Cu2O薄膜，以研究在该结构中显著的侧向光伏效应和双极性电阻效应。通过对这些效应的研究，阐明了Cu2O材料的新型光电特性，丰富了其作为光电子器件的应用前景。 本论文第一章概述了侧向光伏效应和双极性电阻效应及其应用。第二章主要介绍侧向光伏效应和双极性电阻效应的理论，通过两种理论模型解释侧向光伏和光照位置的线性关系，并利用载流子的扩散和漂移模型解释双极性电阻效应。第三章主要介绍了样品的制备及其形貌和组分分析。第四章研究了Cu2O/Si结构中的侧向光伏效应，分析了四种模式下产生不同侧向光伏值的原因，并介绍该结构在近红外激光照射下的侧向光伏效应。第五章主要研究了Cu2O/Si结构中偏压增强侧向光伏效应，并对其机制做出了相应解释。第六章介绍了Cu2O/Si结构中双极性电阻效应，并分析了激光功率对电阻效应的影响。第七章对本论文的研究工作做出了总结和展望。 【关键词】：侧向光伏效应 双极性电阻效应 Cu2O薄膜 位移探测器 异质结
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O614.121;O646
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 侧向光伏效应概述12-14
• 1.2 侧向光伏效应的应用14-17
• 1.2.1 位移传感器的应用14-16
• 1.2.2 光学转轴编码器16-17
• 1.3 双极性电阻效应概述17-18
• 1.4 双极性电阻效应的应用18-19
• 1.5 氧化亚铜薄膜的应用19-21
• 1.6 本论文的主要内容21-22
• 第二章 侧向光伏效应及双极性电阻效应的理论22-35
• 2.1 PN 结中的侧向光伏理论22-25
• 2.2 金属-（氧化物-）半导体结构中的侧向光伏理论25-28
• 2.3 侧向光伏中的 Dember 效应28-30
• 2.4 侧向光伏中的热效应理论30
• 2.5 双极性电阻效应理论30-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 样品制备及其分析与测试方法35-43
• 3.1 衬底清洗35-36
• 3.2 薄膜制备36-38
• 3.2.1 直流磁控溅射36-38
• 3.2.2 沉积率测量38
• 3.3 形貌与组分分析38-40
• 3.3.1 原子力显微镜39
• 3.3.2 X 射线衍射仪（XRD）39-40
• 3.4 Cu_2O/Si 结构的制备、结构分析和测量40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 Cu_2O/Si 结构中的侧向光伏效应43-59
• 4.1 侧向光伏效应的各项表征参数43-44
• 4.2 Cu_2O/Si 结构的侧向光伏效应44-54
• 4.2.1 能带结构和伏安特性44-46
• 4.2.2 Cu_2O/Si 结构的四种侧向光伏模式46-49
• 4.2.3 Cu_2O 薄膜厚度对侧向光伏的影响49-52
• 4.2.4 测量电极间距对侧向光伏的影响52-54
• 4.3 Cu_2O/Si 结构作为近红外探测器的应用54-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 Cu_2O/Si 结构中偏压增强侧向光伏效应59-66
• 5.1 偏压增强的侧向光伏现象59-62
• 5.2 偏压增强的侧向光伏原理62-64
• 5.3 本章小结64-66
• 第六章 Cu_2O/Si 结构中的双极性电阻效应66-71
• 6.1 双极性电阻效应66-68
• 6.2 薄膜厚度与电极间距对电阻效应的影响68
• 6.3 激光功率对电阻效应的影响68-70
• 6.4 本章小结70-71
• 第七章 总结与展望71-74
• 7.1 本论文工作总结71-72
• 7.2 未来工作展望72-74
• 参考文献74-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80

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