射频磁控溅射制备Mn掺杂ZnO薄膜的结构与光学性能

摘要

采用反应射频磁控溅射方法制备Zn1-x，MnxO薄膜（0≤2x≤0．25），并在不同温度下进行退火处理。通过原子力显微镜、薄膜x射线衍射、透射电子显微镜和透射光谱对薄膜的成分、表面形貌、微结构和光学性质进行了研究。结果表明，薄膜结晶质量明显地依赖于掺杂Mn元素的浓度，所有薄膜都表现了沿（002）晶面方向择优取向生长，当Mn含量为7％时，Mn完全进入ZnO晶格，无纳米级第二相析出，当Mn含量超过13％时，会有ZnMnO3杂相析出。Mn掺杂ZnO薄膜（Zn1-xMn20，O,x≈0．07）经600～800℃退火处理后，薄膜的光学带隙发生蓝移，带隙能由3．17eV升高到3．27eV，当退火温度高于700℃时，薄膜中压应力得到释放。