掺钕BaSnO₃透明薄膜具有优异的结构、光学和电学性能

摘要： 我们在双面抛光的SrTiO3(001)单晶衬底上外延生长了7摩尔%掺钕BaSnO3(NBSO)薄膜，并通过优化氧压(PO2)、衬底温度(TS)和薄膜厚度(t)实现了优异的结构、光学和电学性能。当保持TS(800°C)恒定时，PO2为10Pa条件下制备的NBSO薄膜结晶质量最佳，其X射线衍射摇摆曲线半高宽(FWHM)仅为0.079°，室温电阻率(q)为1.85mΩ·cm，体积载流子浓度(n)为8.5×102?/cm3。当保持PO2(10Pa)恒定时，通过将TS从700°C升至825°C，NBSO薄膜的室温电阻率可降至0.5mΩ·cm；此时在TS=825°C时体积载流子浓度和迁移率分别达到最大值5.04×102?/cm3和24.9cm2/V·s。所有原位生长的NBSO薄膜在可见光波段的光学透过率均超过80%。综合性能最优的NBSO薄膜(FWHM=0.11°，q=0.5mΩ·cm，l=24.9cm2/V·s，T>80%)各项指标均优于其他稀土及4d/5d过渡金属掺杂BaSnO3薄膜。