退火及超声处理对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

摘要

利用对向靶射频磁控溅射系统在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,并对其进行了退火和超声处理.采用XRD,AFM和光致发光谱对其结构、表面形貌和性能进行了分析.结果表明:沉积态ZnO薄膜(002)择优取向稍差,尺寸较小,表面粗糙度较大.随退火温度的升高,颗粒粒径增大,样品的取向性和结晶度都明显变好,应力状态由压应力转变为张应力,粗糙度降低.超声处理缓解了薄膜中的张应力,晶粒尺寸更趋增大;用波长为280 nm的激发光激发薄膜时,沉积态薄膜无发光峰存在;随着退火温度升高,出现了一个378 nm的紫外峰和一个398 nm的紫峰;紫外峰峰值强度随退火温度升高不断增强,而紫峰的峰位随退火温度升高基本不发生变化,峰值强度增强;700 ℃退火后的薄膜经超声处理后,发光谱中出现了峰值波长为519 nm的绿色发光带.