2-1 氧化亞銅文獻回顧
2001 年時，Georgieva 等人將氧化亞銅以電鍍法直接沉積在透明導電薄膜 ITO 上，形成 ITO-Cu2O-graphite 的結構，此研究得到了 4~6μm 和 2.38eV 光 能隙的薄膜[15]。
日本學者 S.Ishizuka 等人對氧化亞銅薄膜及元件製作有相當多年的研究 經驗，在2000 年發表了以反應性濺鍍法控制氧氣量，成功的成長出純相氧化
單層膜氧化亞銅方面，A.Sivasankar Reddy 等人在 2007 年發表以直流濺 鍍設備在溫度473K 及氧分壓 2x10-2Pa 下，研究不同製程壓力對純相氧化亞銅 薄膜特性的影響。從XRD 發現不同的製程壓力會改變氧化亞銅相的產生，並 且會影響薄膜的應力，壓力上升時，薄膜應力會從壓縮應力變成拉伸應力[21]。
在元件方面日本的Hideki Tanaka 等人，以脈衝雷射蒸鍍的方法，在銅薄 片經過熱氧化後形成的氧化亞銅上成長不同透明金屬氧化物(transparent conducting oxide；TCO)製作 TCO-Cu2O 太陽電池元件[22]。
在2011 年，Chun-Hong Kuo 等人，發現了 Cu2O 立方體以及八面體及核 殼結構，在{111}面的導電率是{100}平面的 10000 倍，而{111}取向的 Cu2O 具有良好的光降解能力[29]。
在2012 年，Junqiang Li 等人，在 MgO 及 C-plane 藍寶石基板上以 MBE 分子束磊晶成功成長單晶的氧化亞銅薄膜[28]。
也有簡單的一些文獻以比較簡單的方法製備 Cu2O 薄膜，例如 Fernando 等人在2001 年以銅片在 CuSO4中煮沸60 分鐘即可形成 n-Cu2O 層，做為光電 薄膜太陽能電池中的材料[23]。
2-2 透明導電薄膜
透明導電電極主要可分為兩種，一是金屬薄膜，二則是現今光電產品最 常用到的透明導電氧化物(Transparent conductive oxide, TCO)。由於金屬本身 就是一種良導體，但是並不具有透光性質，若是將金屬製作成很薄的薄膜(大
其中N =電子載子濃度(electron carrier concentration，單位：cm-3) H =電洞載子濃度(hole carrier concentration，單位：cm-3) μe =電子載子遷移率(electron mobility，單位：cm2/Vs) μh =電洞載子遷移率(hole mobility，單位：cm2/Vs) e =電荷電量(1.6×10-19，單位：Coul.)
其中電子電量為固定，由此可知導電率的高低是由載子濃度與載子遷移 能隙大小決定的λg (能隙波長，energy gap optical wavelength) 及以電漿頻率 (plasma frequency)決定的λp(電漿波長，plasma wavelength)來劃分。如圖2-1 為 透明半導體典型的光穿透、反射及吸收光譜圖所示[31,32]：
(1) 紫外光區：當入射光的波長小於能隙波長(λ<λg)，也就是入射光的能量大 於能隙時，會將價帶的電子激發至導帶，入射光的能量會被轉變為電子
躍遷的能量，因此光無法通過。而透明導電氧化物薄膜的能隙大約在 的物理現象被稱為Burstein-Moss shift effect。此現象在自由載子濃度相當 高時會越顯著，能夠使能隙寬化，造成短波長吸收端往更短波長偏移而
λg(nm)=1240/Eg(eV)……(1)
本實驗先求出吸收係數(α)，方法為將 UV-visible 量測之穿透率(T)代入(3) 式中，本實驗並未對R 值做量測，所以藉由簡化後的(4)式，求出近似值，至
α：光吸收係數(optical absorption coefficient) d：薄膜厚度(flim thickness)
以n 值為 0.5，最後將 α2對hν 做圖經由線性迴歸計算，當 α2=0 時，可得 一X 軸截距，Eg 即為所求。
透明導電氧化物薄膜的光穿透率除了因為光的穿透、吸收及反射外，在 製程中結晶性是最容易影響穿透率的，當結晶性越高時，則能隙越寬，相對 的穿透率也就越高，其主要會受到溫度、氣氛與時間的影響，另外膜層中的
孔洞與缺陷等物理散射則是其他重要的影響因素。
2-5 氧化亞銅的簡介
氧化亞銅(Cuprous oxide)能隙為 1.9~2.2eV 的 p 型半導體，其中銅為一價，
分子式為Cu2O，外觀呈現紅褐色，密度為 6.0g/cm3，晶體結構為立方晶結構，
半導體通過電子傳導或電洞傳導的方式傳輸電流。電子傳導的方式與銅 接能隙半導體，能隙值約為1.96eV~2.38eV[15]，而在於可見光區有很大的光吸 收係數，將可以利用各式各樣得鍍膜方式來沉積薄膜，製程簡單並且成本低 廉，是為目前相當被當好的新型太陽電池，也成為世界各國研發的重點。
圖2- 1 透透明半導體
圖2-
體薄膜的典
2 Burstein
典型反射率
-Moss shif
率、透光率
ft effect 的
率、吸收率
的示意圖[34]
率曲線圖[31.32]
圖
圖2- 3 Cu22O 的晶體體結構示意圖圖[17]