ZnO薄膜真空鍍膜設(shè)備的主要性質(zhì)

1、ZnO薄膜的主要性質(zhì) 晶體構(gòu)造 未經(jīng)熱處置的ZnO薄膜結(jié)晶度較低,呈非晶或多晶態(tài),通常有點(diǎn)缺陷、.線缺陷、層錯(cuò)和晶界等構(gòu)造缺陷。這些缺陷對(duì)薄膜光電性質(zhì)有顯著影響,詳細(xì)情況請(qǐng)參見真空技術(shù)網(wǎng)其它文章。離子束反響濺射ZnO薄.膜沿c軸取向的主要影響要素是基片溫度和濺射氧分壓,發(fā)現(xiàn)基片溫度350,氧分壓為1.3的濺射條件下,得到了完全沿c軸取向.生長的只需(002)晶面的ZnO薄膜。直流磁控濺射ZnO薄膜的晶粒擇優(yōu)取向較差時(shí),晶界應(yīng)力引起ZnO禁帶寬度向長波方向移.動(dòng)。Sol-gel法制備的ZnO 薄膜,在500700熱退火后的X 射線衍射譜(圖5)證明(002)晶面是擇優(yōu)取向生.長的;不同襯底溫度下

2、噴霧熱解法制備的ZnO薄膜的X射線衍射譜示于圖6,(002)晶面取向程度隨退火溫度的升高而提高。，真空鍍膜設(shè)備hcvac/, 編acdb，.圖5 Sol-gel 法制備的ZnO薄膜在500700退火后的XRD曲線 圖6 不同襯底溫度下噴霧熱解.法制備的ZnO薄膜的XRD譜光學(xué)性質(zhì) ZnO薄膜是理想的透明導(dǎo)電資料,可見光透射率可達(dá)90%,電阻率可.低至10-4cm。AZO(ZnO:Al)薄膜透光率與退火條件有關(guān),如磁控濺射AZO薄膜的透光率在450退火后到達(dá)最.佳值,為90.6117%,優(yōu)于ITO(In2O3:Sn)薄膜。Park等人制得透光率為91%、電阻率為10-5cm.的AZO薄膜;當(dāng)Al

3、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí), 性能更優(yōu)越。AZO膜機(jī)械穩(wěn)定性高,無毒,逐漸成為ITO薄膜的替代資料。ZnO在.紫外波段有受激發(fā)射的特點(diǎn)。1997年, Bagnall等人用MBE法制得具有自構(gòu)成諧振腔構(gòu)造的ZnO薄膜,并察看到室溫下.400nm附近的光泵浦紫外激光發(fā)射。圖7是典型的ZnO薄膜室溫光致發(fā)光譜(PL譜),除400nm附近的本征紫外峰外,還有.520nm附近的黃綠光波段的展寬峰,這主要是由薄膜中的氧缺陷引起的。隨激發(fā)電流密度的添加,黃綠光相對(duì)下降,紫外光相對(duì)加強(qiáng).,譜峰變窄,發(fā)生紅移。隨著退火溫度升高,黃綠光輻射強(qiáng)度降低,紫外輻射強(qiáng)度加強(qiáng)。圖8 是MOCVD- ZnO 在不同退火溫.度下的PL

4、譜。 圖7 不同激發(fā)電流密度下的PL譜 圖8 MOCVD- ZnO 在不同退火溫度下的PL譜.從圖8 可見, 隨退火溫度的升高,ZnO近紫外發(fā)光先減弱,后加強(qiáng),而綠光強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)。普通以為,紫外光來源.于激子帶邊發(fā)射,綠光發(fā)射那么與ZnO表層中以O(shè)空位為主的深能級(jí)有關(guān)。ZnO在可見光波段的吸收和發(fā)射光譜可參見文獻(xiàn)。.電學(xué)性質(zhì) 未摻雜ZnO薄膜室溫載流子濃度主要取決于充任淺施主的間隙Zn原子濃度。ZnO薄膜的p型摻雜是個(gè)備.受關(guān)注的課題。Y.R.Ryu等人用PLD法在GaAs襯底上摻雜As制得p-ZnO,受主濃度為10171021cm-3,.緊束縛帶邊發(fā)射峰分別在3.32 eV 和3.36 eV

5、17。M. Joseph等人在400下用PLD 法進(jìn)展Ga、.N共摻雜實(shí)現(xiàn)p 型轉(zhuǎn)變,以ZnO(Ga2O3)=5%)為靶材,N2O 為N源,進(jìn)展電子盤旋共振活化,p-ZnO室溫電.阻率為0.5 cm,受主濃度為41019 cm-3。T.Aoki用準(zhǔn)分子激光摻雜技術(shù)獲得p-ZnO。.ZnO 薄膜的電學(xué)特性與制備方法及后續(xù)工藝條件有直接的依賴關(guān)系。電子束蒸發(fā)制備的Al摻雜ZnO薄膜的電子濃度在101.91021cm-3,室溫電阻率為10-4 cm。濺射法制備AZO薄膜的電學(xué)特性與濺射功率有很大關(guān)系。濺射功率越大,.薄膜的質(zhì)量越好,這主要是由于濺射功率的提高有助于薄膜缺陷的減少,增大晶粒尺寸,晶界的

6、散射作用減輕,增大了載流子的平均自在.程,從而使遷移率增大,薄膜的薄層電阻降低。反響濺射過程中,氧分壓太低,薄膜的缺陷密度較高;氧分壓太高,薄膜的電阻率上升很.快,普通在12mPa比較適宜。同樣摻雜情況下,ZnO的施主濃度和受主濃度低于GaN,并且ZnO的雜質(zhì)、點(diǎn)缺陷以及位錯(cuò)的.濃度也低于GaN。ZnO主要有導(dǎo)帶底以下30meV、60meV和340meV三個(gè)施主能級(jí)。間隙Zn原子是主要的淺施主,V.o是深能級(jí)施主。總之,在點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)濃度低的情況下,ZnO薄膜有較好的電學(xué)性質(zhì)。相關(guān)文章：有機(jī)玻璃基材外表電子束.蒸鍍鉻-鋁-二氧化硅薄膜實(shí)驗(yàn)資料與方法 有機(jī)玻璃蒸發(fā)鍍鋁的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及鋁膜分析 電子束蒸發(fā)法工藝對(duì)TiO2薄膜折