記者1月25日從中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院固體物理研究所功能材料物理與器件研究部和本院等離子所等單位科研人員合作，在空穴型近紅外透明導(dǎo)電薄膜研究方面取得新進展：他們設(shè)計并制備了新型空穴型銅鐵礦薄膜，并通過參數(shù)優(yōu)化讓新型薄膜獲得了較高的近紅外波段透過率和較低的室溫方塊電阻。相關(guān)研究結(jié)果日前發(fā)表在《先進光學(xué)材料》雜志上。

透明導(dǎo)電薄膜是一類兼具光學(xué)透明和導(dǎo)電性的光電功能材料，在觸摸屏、平板顯示器、發(fā)光二極管及光伏電池等光電子器件領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。目前，商用的透明導(dǎo)電薄膜均為電子型，空穴型透明導(dǎo)電薄膜由于空穴有效質(zhì)量大、空穴遷移率低和空穴摻雜性差，其光電性能遠落后于電子型透明導(dǎo)電薄膜，這嚴(yán)重阻礙了新型透明電子器件的發(fā)展。

在國家自然科學(xué)基金的支持下，研究人員通過理論計算發(fā)現(xiàn)，含有銠、氧等元素的銅鐵礦結(jié)構(gòu)材料是一種間接帶隙半導(dǎo)體，其中的銅離子與氧離子的原子軌道可進行雜化，從而減弱價帶頂附近載流子的局域化，實現(xiàn)空穴型高電導(dǎo)率；另一方面該材料在可見光及近紅外波段表現(xiàn)出弱的光吸收行為，具有高透過率。研究人員在前期金屬型銅鐵礦薄膜的研究基礎(chǔ)上，采用非真空工藝進一步獲得了大尺寸空穴型銅鐵礦透明導(dǎo)電薄膜。該薄膜表現(xiàn)出主軸自組裝織構(gòu)的生長特征，有利于其內(nèi)載流子的傳輸，提高空穴的遷移率。另外，由于三價銠離子的離子半徑可實現(xiàn)空穴型載流子重?fù)诫s，使得鎂摻雜銅鐵礦結(jié)構(gòu)材料具有非常高的室溫導(dǎo)電率、較高的近紅外波段透過率以及低的室溫方塊電阻。

這種高性能的空穴型透明導(dǎo)電薄膜的發(fā)現(xiàn)，為后續(xù)基于透明電子型及空穴型薄膜的高性能全透明異質(zhì)結(jié)構(gòu)的研發(fā)及應(yīng)用提供了一種潛在的候選材料。（記者吳長鋒）