直流反应磁控溅射制备氧化铅薄膜

【摘要】：氧化铅是一种传统的n型氧化物半导体材料,具有很多的优点,如生长温度低,制备方法简单,耐腐蚀性强,具有很好的光电特性和气敏特性等等,由于氧化铅的这些优点,氧化铅薄膜被广泛应用于透明导电薄膜、摄像、光电探测、气体敏感和耐腐蚀保护膜等领域。 本文综合论述了金属氧化物薄膜的一些主要的制备方法,氧化铅的基本性质以及在现代技术中的一些应用和最新的进展,首次采用直流反应磁控溅射方法制备了氧化铅薄膜,并研究了工艺参数对氧化铅薄膜的晶体结构,光学性质的影响。实验结果表明,当O_2流量较高时,氧化铅薄膜为非晶膜,当O_2流量较低时,薄膜开始结晶,并且呈现择优取向生长趋势。说明当反应气体O_2流量较小时,有利于PbO薄膜的结晶性能。与此同时,随着衬底温度的升高,铅的氧化物薄膜由正交晶系的PbO转变为正交晶系的Pb_3O_4。氧化铅薄膜的UV-VIS透射光谱随着晶体结构的变化发生相应的变化。 另一方面,为了提高氧化铅薄膜的电学性能,使之适应不同场合应用的需要,我们尝试通过掺杂来改善氧化铅薄膜的电学性能。采用双靶磁控溅射的方法,我们在制备氧化铅薄膜的过程中掺入Cd原子,形成Cd_xPb_(l-x)O薄膜,成功实现了氧化铅薄膜电学性能的提高。实验结果表明,随着衬底温度的升高,薄膜的电阻率逐渐增加,随着Cd含量的增加,薄膜的电阻率降至10~(-2)Ω·cm。以上结果说明,对氧化铅薄膜实施Cd掺杂极大的降低了PbO薄膜的电阻率,拓宽了氧化铅薄膜的应用范围。