氧化锌（ZnO）薄膜的制备及其性质的研究

【摘要】： ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带化合物半导体材料，在室温下具有较大的激子束缚能(60meV)，能够在室温下紫外激光发射。在大气中不容易被氧化，具有高的热稳定性和化学稳定性，它被广泛应用于表面声波器件、气体传感器、太阳能电池电极和光发射器件等方面。 本论文中，我们采用三种不同的制备工艺在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜，第一种是离子束溅射沉积Zn膜结合热氧化的方法；第二种是射频反应磁控溅射法；第三种是脉冲激光沉积(PLD)法。并用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)分别对样品的结构、形貌进行了表征，并对ZnO薄膜的结构进行了应力分析。结果表明，射频反应磁控溅射法和脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜结晶程度较好，c轴取向较为明显。射频反应磁控溅射法制备的ZnO薄膜的粗糙度和晶粒尺寸较离子束溅射结合热氧化法和PLD法制备的ZnO薄膜要小。用离子束溅射结合热氧化法制备的ZnO薄膜中存在着压应力，而用射频反应磁控溅射法和PLD法制备的ZnO薄膜中存在着张应力。本文着重研究了不同的制备工艺对离子束溅射结合热氧化法生长的ZnO薄膜结构与形貌的影响。研究表明，Zn膜的离子束溅射沉积时间、热氧化时间和辅助枪的离子束对热氧化制得的ZnO薄膜再轰击处理对ZnO薄膜的结构与形貌都会产生影响。