由 reactive HiPIMS 方法制备的超低电阻氮掺杂 p型 Cu2O 薄膜
材料科学
2025-06-19 v1 应用物理
摘要
我们成功地采用反应性高功率脉冲磁浊 deposition 方法制备了氮掺杂的铜氧化物薄膜，制作于标准 soda-lime 玻璃基片上。通过控制脉冲平均靶功率密度来调节薄膜形成粒子的能量，这对薄膜的元素组成、结构及光电性质具有显著影响。我们指出，高能量 regime 更适合保持 Cu2O 结构，并导致氧原子被氮原子置换；而低能量 regime 则不利于此过程。此外，在高能量 regime 下，可以在一定程度上独立控制电阻率和光学性能。当光学带隙为 2.0-2.3 eV 时，电阻率可降低至 5×10⁻² 欢姆·厘米。我们特别关注氮分子形成及其形成浅掺杂态的能力。实验结果结合我们进行的 DFT 计算表明，N₂ 取代 Cu 位于 Cu2O 晶格中是一种可能的（但不是唯一的）掺杂方式。我们还发现，氮分子形成在高能量 regime 下更为偏好。
关键词
引用
@article{arxiv.2506.15275,
title = {Ultra-low-resistivity nitrogen-doped p-type Cu2O thin films fabricated by reactive HiPIMS},
author = {Jiří Rezek and Jan Koloros and Jiří Houška and Radomír Čerstvý and Stanislav Haviar and Jemal Yimer Damte and David Kolenatý and Pavel Baroch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.15275},
year = {2025}
}