物理学报
物理學報
물이학보
2006年
10期
5479-5486
,共8页
刘志文%谷建峰%付伟佳%孙成伟%李勇%张庆瑜
劉誌文%穀建峰%付偉佳%孫成偉%李勇%張慶瑜
류지문%곡건봉%부위가%손성위%리용%장경유
ZnO薄膜%磁控溅射%表面形貌%微观结构%光学性能
ZnO薄膜%磁控濺射%錶麵形貌%微觀結構%光學性能
ZnO박막%자공천사%표면형모%미관결구%광학성능
采用射频反应磁控溅射方法,在Si (001) 基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和透射光谱分析技术,对不同工作气压下合成的ZnO薄膜的表面形貌、微观结构和光学性能进行表征,研究了工作气压对ZnO薄膜的结晶性能以及生长行为的影响.研究结果显示:对于Ar/O2流量比例接近1∶1的固定比值下,ZnO薄膜的生长行为主要取决于成膜空间中氧的密度,临界工作气压介于0.5-1.0 Pa之间.当工作气压小于临界值时,ZnO薄膜的成核密度较高,且随工作气压的变化明显,ZnO的生长行为受控于氧的密度,属于氧支配的薄膜生长;当工作气压大于临界值以后,ZnO薄膜的成核密度基本保持不变,Zn原子的数量决定薄膜的生长速率;在0.1-5.0 Pa的工作气压范围内,均可获得高度c轴取向的ZnO薄膜,但工作气压的变化改变着ZnO晶粒之间的界面特征和取向关系.随着工作气压的增加,ZnO晶粒之间的界面失配缺陷减少,但平面织构特征逐渐消失,三叉晶界的空洞逐渐扩大,薄膜的密度下降,折射率减小.
採用射頻反應磁控濺射方法,在Si (001) 基片上製備瞭具有高c軸擇優取嚮的ZnO薄膜.利用原子力顯微鏡、X射線衍射、透射電子顯微鏡和透射光譜分析技術,對不同工作氣壓下閤成的ZnO薄膜的錶麵形貌、微觀結構和光學性能進行錶徵,研究瞭工作氣壓對ZnO薄膜的結晶性能以及生長行為的影響.研究結果顯示:對于Ar/O2流量比例接近1∶1的固定比值下,ZnO薄膜的生長行為主要取決于成膜空間中氧的密度,臨界工作氣壓介于0.5-1.0 Pa之間.噹工作氣壓小于臨界值時,ZnO薄膜的成覈密度較高,且隨工作氣壓的變化明顯,ZnO的生長行為受控于氧的密度,屬于氧支配的薄膜生長;噹工作氣壓大于臨界值以後,ZnO薄膜的成覈密度基本保持不變,Zn原子的數量決定薄膜的生長速率;在0.1-5.0 Pa的工作氣壓範圍內,均可穫得高度c軸取嚮的ZnO薄膜,但工作氣壓的變化改變著ZnO晶粒之間的界麵特徵和取嚮關繫.隨著工作氣壓的增加,ZnO晶粒之間的界麵失配缺陷減少,但平麵織構特徵逐漸消失,三扠晶界的空洞逐漸擴大,薄膜的密度下降,摺射率減小.
채용사빈반응자공천사방법,재Si (001) 기편상제비료구유고c축택우취향적ZnO박막.이용원자력현미경、X사선연사、투사전자현미경화투사광보분석기술,대불동공작기압하합성적ZnO박막적표면형모、미관결구화광학성능진행표정,연구료공작기압대ZnO박막적결정성능이급생장행위적영향.연구결과현시:대우Ar/O2류량비례접근1∶1적고정비치하,ZnO박막적생장행위주요취결우성막공간중양적밀도,림계공작기압개우0.5-1.0 Pa지간.당공작기압소우림계치시,ZnO박막적성핵밀도교고,차수공작기압적변화명현,ZnO적생장행위수공우양적밀도,속우양지배적박막생장;당공작기압대우림계치이후,ZnO박막적성핵밀도기본보지불변,Zn원자적수량결정박막적생장속솔;재0.1-5.0 Pa적공작기압범위내,균가획득고도c축취향적ZnO박막,단공작기압적변화개변착ZnO정립지간적계면특정화취향관계.수착공작기압적증가,ZnO정립지간적계면실배결함감소,단평면직구특정축점소실,삼차정계적공동축점확대,박막적밀도하강,절사솔감소.
