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1、------------------------------------------------------------------------------------------------磁控溅射技术制备ZnO透光薄膜_俞振南第31卷第5期2007年10月南昌大学学报(理科版)JournalofNanchangUniversity(NaturalScience)Vol.31No.5 Oct.2007 文章编号:1006-0464(2007)05-0452-04磁控溅射技术制备ZnO透光薄膜俞振南,姜 乐,熊志华,郑畅达,戴江南,江风益＊(
2、南昌大学教育部发光材料与器件工程研究中心,江西南昌 330031)摘 要:采用RF磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了择优取向的ZnO薄膜;通过台阶仪、X射线衍射技术、原子力显微镜和分光光度计分别测量了不同溅射功率条件下淀积的ZnO薄膜厚度(淀积速率)、结晶质量、表面形貌与粗糙度、透光光谱,报道了该薄膜结晶质量、薄膜粗糙度与其在可见光区透光率的关系。关键词:ZnO;磁控溅射;透光光谱;粗糙度;溅射功率中图分类号:O782+.9 文献标识码:A ZnO属于一种宽禁带半导体材料,可望应用于———————————————————————————————
3、———————------------------------------------------------------------------------------------------------短波长光电器件中作为激活材料或透光窗口材料或透明电极材料[5-6][1-4]陶瓷靶纯度为99.9%,直径为102mm,厚度5mm;衬底为20mm×20mm×1mm普通载玻片,制备前用浓硫酸、双氧水、丙酮、乙醇及去离子水清洗衬底,然后用高纯N溅射前设备真空度抽至102吹干;Pa,然后通入高纯Ar(99.999%)为溅射气氛,对靶进行预溅射10m
4、in,以清除靶表面的粘污,使系统达到稳定状态;然后将玻璃衬底移至靶正上方50mm处,衬底没有加热,溅射功率分别为100,150,200,250,300W。为了研究溅射功率对淀积速率的影响,对不同功率固定溅射时间下制备的ZnO薄膜样品a、b、c、d、e进行套版光刻,并用稀盐酸进行腐蚀制作出用于厚度测量的台阶,然后采用本实验室拥有的Vec-co公司生产的Daktak6M台阶仪测量薄膜厚度,计算出淀积速率。根据所确定的淀积速率,通过控制溅射时间得到不同功率条件下厚度均为100nm的编号分别为A、B、C、D和E的5个ZnO样品。采用本校拥有的英国Bed
5、e公司生产的D1型X射线衍射仪(CuKα,λ=1.54056)对该5个样品的结晶质量进行了分析。利用AJ-Ⅲa型的原子力显微镜分析了该薄膜的表面形貌特征及粗糙度。利用Lamb-da-900分光光度计测量了该薄膜在300～800nm波长区间的透光光谱,以研究不同溅射功率对ZnO透光性能的影响。-3——————————————————————————————————————-----------------------------------------------------------------------------------------
6、-------。制备ZnO薄膜的方法很多,如[7]溅射法,脉冲气相沉积(PLD),化学气相沉积[8][9-10](CVD),分子束外延(MBE),金属有机化学气相沉积(MOCVD)等。溅射法因设备简单、[14]制备成本低被广泛的采用。由于ZnO在增透膜和透明电极方面有广泛的应用前景,已有一些课题组报道了关于ZnO薄膜的[15]透光性能的研究结果。SinghS等人利用反应磁控溅射的方法来制备ZnO薄膜,研究了不同衬底温度对透光性能的影响,结果为提高衬底温度提高了[16]其在可见光区的透光性。SucheaM等人利用直流磁控溅射方法制备ZnO薄膜,比
7、较了未通O2和通O2时薄膜的透光率,得出通入O2可以减少氧空位,提高可见光区的透光率。但也有文献报道在脉冲磁过滤阴极弧沉积系统中制备的ZnO当氧气达到一定量时,增加O2量造成氧间隙,反而会使透光下降[17][11-13]——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------。此外还有研究组认为Sol-gel制备的[18]ZnO薄膜的透
8、光率与薄膜表面粗糙度成反比。本课题组曾报道使用MOCVD方法在常压下制备了高质量的ZnO单晶膜[12-13]。本文利用RF磁控溅射方法在不同溅射功率条
