非晶碳薄膜(Amorphous carbon, a-C)主要由sp3雜化結構(金剛石)和sp2雜化結構(石墨)的C組成，具有高硬度、耐磨損和耐腐蝕等特性[1~3]
a-C薄膜是一種非晶半導體材料，在可見光到紅外光區均具有優異的透光性，調控sp2-C/sp3-C的比例即可將其光學帶隙從導電石墨0 eV改變到絕緣金剛石5.5 eV[4]
因此，作為一種多功能光電器件材料，a-C薄膜備受關注[5,6]
但是，這種材料本征非晶碳較高的內應力，使膜基結合力差且熱穩定性較低
為此，可在非晶碳中摻入金屬以調控其電學性能
改變摻入金屬的種類，還可使非晶碳具有不同的光電特性[6,7]
李曉偉等[8]計算了摻雜不同種類和含量的金屬時非晶碳的電子結構，發現摻入過渡金屬可降低這個體系的總畸變能量從而降低殘余應力，摻雜Cu，可使其具有Cu-C反鍵態特征
Yaremchuk等[9]用磁控濺射技術沉積了不同Cu含量的a-C: H: Cu薄膜，發現摻雜Cu的非晶碳具有等離子體共振效應，共振吸收峰的位置向短波方向移動
Beauty等[10]用電化學沉積制備了不同Ni含量的非晶碳薄膜，隨著Ni含量的降低，這種薄膜的光學帶隙逐漸下降
Meskinis等[11]用反應磁控濺射制備Ni摻雜非晶碳新型敏感材料，研究了Ni摻雜對其電學和壓阻性能的影響
結果表明，改變摻入Ni的含量可大范圍調控非晶碳的電阻率，Ni含量低于4%(原子分數)的樣品，其壓阻系數大于3000，遠比純非晶碳和常用Si材料的高
與晶體半導體不同，非晶半導體中既有擴展態又有定域態，而定域態電子只能通過隧穿或者熱激活方式傳導[12]
非晶碳中的碳原子主要以sp2和sp3雜化的形式存在，sp2雜化碳既有σ鍵又有π鍵
位于費米能級附近的π電子決定非晶碳的電學特性[13]，而π鍵又與原子間距和配位數密切相關
非晶碳復雜的鍵態結構，使其載流子輸運機理的研究進展緩慢
Tripathi等[14]指出，純非晶碳的載流子輸運方式為Mott型變程跳躍傳導
Abdolghaderi等[15]調控非晶碳中Ag的摻入量使載流子輸運方式變為滲流特性
萬蔡華等[16]發現，在非晶碳中摻入Fe使載流子的輸運方式從低溫到高溫依次從Efros-Shklovskii(ES)型變為跳躍傳導(<60 K)、Mott型三維變程跳躍傳導(60~200 K)或熱激活傳導(>
聲明：
“Cu摻雜非晶碳薄膜的電學性能及其載流子輸運行為” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：閆春良,郭鵬,周靖遠,汪愛英
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2025年07月09日 ~ 11日 
