非晶碳薄膜(Amorphous carbon, a-C)主要由sp3杂化结构(金刚石)和sp2杂化结构(石墨)的C组成，具有高硬度、耐磨损和耐腐蚀等特性[1~3]
a-C薄膜是一种非晶半导体材料，在可见光到红外光区均具有优异的透光性，调控sp2-C/sp3-C的比例即可将其光学带隙从导电石墨0 eV改变到绝缘金刚石5.5 eV[4]
因此，作为一种多功能光电器件材料，a-C薄膜备受关注[5,6]
但是，这种材料本征非晶碳较高的内应力，使膜基结合力差且热稳定性较低
为此，可在非晶碳中掺入金属以调控其电学性能
改变掺入金属的种类，还可使非晶碳具有不同的光电特性[6,7]
李晓伟等[8]计算了掺杂不同种类和含量的金属时非晶碳的电子结构，发现掺入过渡金属可降低这个体系的总畸变能量从而降低残余应力，掺杂Cu，可使其具有Cu-C反键态特征
Yaremchuk等[9]用磁控溅射技术沉积了不同Cu含量的a-C: H: Cu薄膜，发现掺杂Cu的非晶碳具有等离子体共振效应，共振吸收峰的位置向短波方向移动
Beauty等[10]用电化学沉积制备了不同Ni含量的非晶碳薄膜，随着Ni含量的降低，这种薄膜的光学带隙逐渐下降
Meskinis等[11]用反应磁控溅射制备Ni掺杂非晶碳新型敏感材料，研究了Ni掺杂对其电学和压阻性能的影响
结果表明，改变掺入Ni的含量可大范围调控非晶碳的电阻率，Ni含量低于4%(原子分数)的样品，其压阻系数大于3000，远比纯非晶碳和常用Si材料的高
与晶体半导体不同，非晶半导体中既有扩展态又有定域态，而定域态电子只能通过隧穿或者热激活方式传导[12]
非晶碳中的碳原子主要以sp2和sp3杂化的形式存在，sp2杂化碳既有σ键又有π键
位于费米能级附近的π电子决定非晶碳的电学特性[13]，而π键又与原子间距和配位数密切相关
非晶碳复杂的键态结构，使其载流子输运机理的研究进展缓慢
Tripathi等[14]指出，纯非晶碳的载流子输运方式为Mott型变程跳跃传导
Abdolghaderi等[15]调控非晶碳中Ag的掺入量使载流子输运方式变为渗流特性
万蔡华等[16]发现，在非晶碳中掺入Fe使载流子的输运方式从低温到高温依次从Efros-Shklovskii(ES)型变为跳跃传导(<60 K)、Mott型三维变程跳跃传导(60~200 K)或热激活传导(>
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“Cu掺杂非晶碳薄膜的电学性能及其载流子输运行为” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：闫春良,郭鹏,周靖远,汪爱英
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2025年06月06日 ~ 08日 
