衬底温度对磁控溅射氧化锌薄膜的影响及其物性研究

发布时间：2017-09-13 12:15

  本文关键词：衬底温度对磁控溅射氧化锌薄膜的影响及其物性研究

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【摘要】：本论文采用射频磁控溅射在单晶Si衬底上制备ZnO薄膜,研究了不同衬底温度对ZnO薄膜形貌、结晶和发光等物性的影响。研究结果如下:利用射频磁控溅射法沉积了一系列氧化锌薄膜,保持其他生长参数不变,调节改变衬底温度分别为室温、100℃、200℃、300℃、400℃和500℃。使用原子力显微镜表征了氧化锌薄膜的表面形貌,在中间温区200℃和300℃时沉积的氧化锌薄膜最光滑,成膜均匀致密,表面粗糙度较小。使用X射线衍射表征分析氧化锌薄膜的结晶性质,随着衬底温度的升高,ZnO(002)衍射峰的强度逐渐增加,而半高宽也呈现减小趋势,说明单从结晶角度看更高的衬底温度有利于ZnO的成核生长。此外还测试了氧化锌薄膜的光致发光光谱,300℃时沉积的ZnO薄膜具有最大的紫外发射强度和更高的紫外/可见发光比,表现出更好的光学质量。由本论文研究可知,在衬底温度为300℃时溅射沉积的氧化锌薄膜具有更好的薄膜质量。衬底温度过高或过低时都不利于氧化锌薄膜的结晶和发光。
【关键词】：氧化锌薄膜 磁控溅射 衬底温度
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.41;TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 ZnO材料的发展8-9
• 1.2 ZnO的基本性质9-15
• 1.2.1 ZnO的晶体结构9-11
• 1.2.2 ZnO的光学特性11
• 1.2.3 ZnO的电学特性11-12
• 1.2.4 ZnO的压电特性12-13
• 1.2.5 ZnO的压敏特性13-14
• 1.2.6 ZnO的气敏特性14-15
• 1.3 ZnO薄膜的主要应用15-18
• 1.3.1 光波导器件15-16
• 1.3.2 透明导电薄膜16-17
• 1.3.3 光探测器17
• 1.3.4 其他应用17-18
• 1.4 ZnO的国内外发展现状18-19
• 1.4.1 国内ZnO研究的发展现状18
• 1.4.2 国外ZnO研究的发展现状18-19
• 1.5 本论文的研究内容19-20
• 第二章 ZnO薄膜的制备20-26
• 2.1 ZnO薄膜的一些制备方法20-23
• 2.1.1 脉冲激光沉积20
• 2.1.2 化学气相沉积20-21
• 2.1.3 分子束外延21-22
• 2.1.4 溶胶—凝胶22-23
• 2.2 磁控溅射法制备ZnO薄膜23-26
• 2.2.1 反应磁控溅射的基本原理23-24
• 2.2.2 磁控溅射制备ZnO薄膜的优缺点24-26
• 第三章 不同衬底温度下磁控溅射生长氧化锌薄膜及其物性研究26-45
• 3.1 磁控溅射生长氧化锌薄膜26-29
• 3.1.1 高真空磁控溅射沉积系统26-27
• 3.1.2 射频磁控溅射生长ZnO薄膜的操作流程27-29
• 3.1.3 衬底的清洗及实验方案29
• 3.2 衬底温度对ZnO薄膜物性的影响29-43
• 3.2.1 薄膜生长的工艺条件29-30
• 3.2.2 不同衬底温度生长的ZnO薄膜的表面形貌分析30-36
• 3.2.3 不同衬底温度生长的ZnO薄膜的晶体学性质探究36-41
• 3.2.4 不同衬底温度生长的ZnO薄膜的发光光谱41-43
• 3.3 小结43-45
• 第四章 结论45-46
• 致谢46-47
• 参考文献47-49
• 研究生期间参加科研情况49

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