反应溅射氧化锌薄膜的结构特点及性质

摘要

以金属Zn(纯度为99.99%)作为靶材,采用离子束反应溅射法在玻璃衬底上溅射沉积了一系列ZnO薄膜样品.通过对薄膜样品X射线衍射(XRD)谱的分析,发现尽管溅射条件不同,但是ZnO薄膜只沿(0002)晶面取向生长.衬底温度和溅射气体的氧分压对薄膜沿c轴取向生长有影响,其中衬底温度的影响较明显.溅射过程中发现衬底温度为360 ℃最适合(0002)晶面的生长,在此温度下溅射获得了完全沿c轴取向生长且衍射峰最强的ZnO薄膜.室温下测量了ZnO薄膜的发射光谱,发现薄膜在紫外区(364 nm附近)、蓝绿区(470 nm附近)有较强的发光峰,在紫光区(398 nm附近)、蓝光区(452 nm附近)和红外区(722 nm附近)有较弱的发光峰.ZnO薄膜在空气中退火,对薄膜的结构、发光和电学性质都有一定影响.合适的退火温度可以促进薄膜沿c轴的取向生长;退火后ZnO多晶薄膜的晶粒比未退火的略大;退火使部分发光峰的位置发生偏移并使薄膜的发光强度增强;退火使薄膜的电阻率显著增大,薄膜的电阻率随氧分压的增大而增大.