射频磁控溅射ZnO薄膜及其性能的研究
ZnO材料作为第三代半导体材料，它的应用越来越广泛。ZnO材料是Ⅱ-Ⅵ族宽禁带化合物，禁带宽度为60meV，但是ZnO材料的激子束缚能（60meV）比ZnSe的激子束缚能（20meV）、GaN材料激子束缚能（28meV）高出很多，故ZnO理论上在室温下就可以实现激子发光，是紫外发光器件的首选材料。ZnO薄膜具有良好的性质（光学特性、电学特性、压电特性、气敏特性等），使它在很多重要领域有着举足轻重的作用，注定了ZnO材料是新型材料的一颗闪亮明星。 本文采用射频磁控溅射法溅射ZnO薄膜，研究不同工艺条件、不同衬底（Si衬底、蓝宝石衬底、玻璃衬底）上生长的ZnO薄膜。利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）、台阶仪、光致发光谱（PL谱）、透射率等表征薄膜的结晶质量、表面形貌、厚度、光学特性，研究结果如下： 1、在Si（100）面溅射ZnO薄膜，研究衬底温度、溅射功率、溅射压强、氩氧比等工艺条件对生长ZnO薄膜的影响，得到最佳工艺条件是：衬底温度为300℃、溅射功率为70W、溅射压强为1.5Pa，氩氧比为20sccm：10sccm，此时得到的ZnO薄膜的结晶质量、表面形貌最好。 2、在玻璃衬底上溅射ZnO薄膜，研究衬底温度对ZnO薄膜结晶质量、表面形貌、光学特性的影响；研究溅射时间对薄膜厚度的影响，发现随着溅射时间的增加，薄膜厚度增加变的缓慢。 3、在Si衬底、玻璃衬底、蓝宝石衬底上溅射ZnO薄膜，研究不同衬底上ZnO薄膜的结晶质量、表面形貌、特性等。蓝宝石衬底上的ZnO薄膜质量比Si衬底、玻璃衬底的质量好，因为蓝宝石与ZnO的晶格失配率小，所以薄膜质量较好。
射频磁控溅射;ZnO薄膜;结晶质量;表面形貌;光学特性
河北工业大学
硕士
微电子学与固体电子学
杨瑞霞
2013
中文
TN304.21;TN304.055
66
2015-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）