氧化锌薄膜的微观结构及其结晶性能研究

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1、氧化锌薄膜的微观结构及其结晶性能研究4—.首部鵬兰)中南民族大学虽子信息I程学院摘要：以普通玻璃作为衬底材料，采用射频磁控溅射方法制备Y氧化锌(ZnO)透明导电薄膜，通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试，研宂了衬底温度对薄膜微观结构及其结晶性能的影响.结果表明：所制备的ZnO薄膜均为(002)晶面择优取向牛.长的多晶薄膜，其微观结构和结晶性能与衬底温度密切相关.衬底温度对ZnO薄膜的织构系数TC(hkl)、平均晶粒尺寸、位错密度、晶格应变和晶格常数都具有不同程度的影响，当衬底温度为800K时，ZnO薄膜样品的织构系数TC(002)最

2、高(4.929)、平均晶粒尺寸最大(20.91nm),位错密度最小(2.289X10l5line*nf2)、晶格应变最低(2.781X10,，具有最高的(002)晶面择优取向生长性和最佳的微观结构性能.关键词：氧化锌;鵬微观结构;结品性能;作者简介：陈首部(1964-)，男，高级工程师，研宂方向:等离子体应用技术,E-mail:chensb64@sohu.com收稿日期：2017-05-28基金：湖北省自然科学基金资助项目(2011CDB418)MicrosructureandCrystallineCharacteristicsofZincOxideT

3、hinFilmsChenShoubuLuZhouLanChunCollegeofElectronicInformationEngineering，South-CentralUniversityforNationalities;Abstract：Thetransparentconductingoxidethinfilmsofzincoxide(ZnO)weredepositedonglasssubstratesbyradiofrequencymagnetronsputteringmethod.Theinfluenceofsubstratetemperat

4、ureonthemirostructureandcrystal1inecharacteristicsofZnOthinfi1mswasinvestigatedbyX-raydiffraction(XRD)andX-rayphotoclectronspectroscopy(XPS)，respectively.Theresultsindicatethatthedepositedthinfilmswiththehexagonalcrystalstructurearepolycrystallineandhaveastronglypreferredorienta

5、tionof(002)plane.Themirostructureandcrystallinecharacteristicsofthethinfilmsareobservedtobesubjectedtothesubstratetemperature.Whenthesubstratetemperatureis800K，thedepositedZnOsampleexhibitsthebestcrystallineandmicrostructuralproperties,withthehighesttexturecoefficientof(002)plan

6、eof4.929,thelargestaveragegrainsizeof20.91nm,theminimumdislocationdensityof2.289X101'line•m-2andthelowestlatticestrainof2.781X103.Keyword：zincoxide;thinfilm;microstructure;crystallinecharacteristics;Received：2017-05-28作为第三代新型半导体材料的主要代表之一，氧化锌（Zn0）不仅自然储量丰富、价格低廉、绿色环保，同时还具有优异的光电、光敏、

7、压电和压敏等性质.它与硫化锌（ZnS）和氮化镓（GaN）相比，Zn0在室温条件下具有较宽的直接带隙和较高的自由激子结合能，是制备光电功能器件的优良材料，已被广泛应用于太阳能电池［1-5］、发光显示器［6-11］、半导体激光器［12］、紫外探测器［13］、声表面波器件［14］以及触摸控制面板［15］等领域具有广阔的应用前景.目前，制备ZnO薄膜的方法多种多样，如水热法［16］、溶胶-凝胶法［17］、化学气相沉积法［18］、原子层沉积法［19］、脉冲激光沉积法［20］、喷雾热分解法［21］和磁控溅射法［22-25］等，其中磁控溅射技术具有工艺简单、成膜均匀

8、、致密性好、成木低廉、易于大面积制备等优点，因此得到了业界的广泛应用.ZnO薄膜的晶体质量及其