透明導電薄膜是一類兼具光學透明和導電性的光電功能材料,在觸摸屏、顯示器及光伏電池等領域有著廣泛應用。目前商用的透明導電薄膜均為電子型(n型),主要因為空穴型透明導電薄膜由于O-2p軌道的局域化、大的空穴有效質量和載流子自補償效應,其光電性能遠落后于n型透明導電薄膜,這嚴重阻礙了新型透明電子器件的發(fā)展。
研究人員通過理論計算發(fā)現,銅鐵礦結構CuRhO2材料是一種間接帶隙半導體,Cu+的d軌道與O2-的2p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p型高電導率;另一方面該材料在可見光及近紅外波段表現出弱的光吸收行為,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上(Advanced Functional Materials, 30, 2002375(2020)),采用非真空工藝進一步獲得了大尺寸p型CuRhO2透明導電薄膜。該薄膜表現出c軸自組裝織構生長特征,有利于其在ab面內載流子的傳輸。另外,由于Rh3+大的離子半徑可實現空穴型載流子重摻雜,使得Mg摻雜CuRhO2具有非常高的室溫電導率(735 S/cm)、高的近紅外波段透過率(85~60%)及低的室溫方塊電阻(4.28~0.18 kΩ/sq)。這種高性能的p型透明導電薄膜的發(fā)現,為后續(xù)基于透明n型及p型薄膜的高性能全透明異質結構筑及應用提供了一種潛在的候選材料。