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《磁控溅射制备zno薄膜的结构及发光特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、------------------------------------------------------------------------------------------------磁控溅射制备ZnO薄膜的结构及发光特性研究第28卷,第9期光谱学与光谱分析2008年9月SpectroscopyandSpectralAnalysisVol128,No19,pp202822032September,2008 徐小丽1,马书懿13,陈 彦2,张国恒2,孙小菁1,魏晋军11.西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃兰州 730070 2.西北民族大学电子材料国家民委重点实
2、验室,甘肃兰州 730030摘 要 采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备出具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射、扫描探针显微镜及荧光分光光度法研究了生长温度对ZnO。结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜的结晶质量;,观察到波长位于400nm左右的紫光、446nm左右的蓝色发光峰及,,样品的PL谱中紫光及蓝光强度逐渐增大,同时,。经分析得出紫光应是激子发光所致,,成的。此外,证。关键词 ;射频磁控溅射;X射线衍射;光致发光中图分类号:O484 文献标识码:A DOI:1013964/j1issn1100020593(2008)0922028205制
3、备高质量ZnO薄膜的关键问题是了解薄膜生长过程中影响薄膜质量的主要工艺参数以及保证制备工艺的稳定性。由于反应溅射现象相当复杂,目前尚无完整的溅射理论可以用来分析溅射现——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------象,多数学者一般是通过分析薄膜的微观状态、性能与工艺参数之间的关系探索最佳生长条件,但缺乏比较系统的研究[12]。在众多工艺参数中,我们发现衬
4、底温度对ZnO薄膜的生长行为起着至关重要的作用,影响着薄膜的结构及光学性能。本文采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出了c轴高择优取向的ZnO薄膜,研究了生长温度对ZnO薄膜微观结构及光学特性的影响,报道了400nm左右的紫光、446nm左右的蓝光发射,并对其发光机理进行了分析。引 言 随着信息领域科学技术的飞速发展,对蓝光和紫外光波段器件、技术和材料的要求越来越迫切。人们不断寻找适合于短波长光电子器件制作的宽禁带半导体材料。自从1997[1]年Tang等发现ZnO薄膜具有紫外受激发射的性质以来,ZnO薄膜很快成为继ZnSe和GaN之后新的短波长半导体材料的研究
5、热点[2,3]。ZnO是一种自激活半导体材料,具有六角纤锌矿晶体结构,室温下直接带隙宽度为312～314eV[4],激子束缚能高达60meV。ZnO具有较高的化学、机械稳定性及优异的光电学特性,在光发射二极管(LED)、透明电极、蓝/紫光发射器件等方面具有广泛的应用[5],研究ZnO薄膜的发光特性具有十分重要的意义。到目前为止,ZnO薄膜可见光发射的来源仍存在较大争议[628],已有的研究表明氧空位(VO)、锌空位(VZn)、锌填隙——————————————————————————————————————--------------------------------
6、----------------------------------------------------------------(Zni)等薄膜内部的本征缺陷对ZnO薄膜的可见光发射有着1 实 验 样品采用射频反应磁控溅射法在JGP560B型超高真空磁控溅射设备上制备。采用纯度为99199%的金属Zn靶,直径60mm,厚度4mm;玻璃衬底在制备前用甲苯、丙酮、乙醇及去离子水依次进行超声清洗15min,清洗完毕用N2气吹干迅速放入真空室。样品制备过程中真空室气氛为纯度优于99199%的Ar和O2的混合气体,基片与溅射靶的间距为重要影响,但影响本征缺陷种类和浓度的因素则存
7、在着多种推测,如结晶质量和化学计量比等[7],具体的发光机理有待更深入的研究。目前,已经有大量关于用不同方法在各种衬底上生长ZnO薄膜方面的报道[7,9211],利用反应磁控溅射法 收稿日期:2007203201,修订日期:2007205228 基金项目:国家自然科学基金项目(60276015),甘肃省自然科学基金资助项目(0710RJZA105)和甘肃省高分子材料重点实验室开放基金项目(KF205203)资助 作者简介:徐小丽,1982年生,西北师范大学物电学院凝聚态物理研究所硕士研究生 3通讯联系人 e2mail:syma@nwn
