平面磁控溅射氧化锌(ZnO)薄膜的几个问题

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1、维普资讯http://www.cqvip.com硅酸盐通报1996年第5期平面磁控溅射氧化锌fZnO)薄膜的几个问题。＼＼1堡星丑一’(同济大学物理系上海200092)'7-1J~0，／妇轴取向一致的氧化锌。薄膜是一种良压料。采用平面磁控溅射是制备。薄膜鞍为理想的一种方法为讨论溅射用靶体的掺杂、溅射功率和基片温度等问题本实验溅射使用掺有2～5wt％~锂(“2c)的烧结商瓷靶；溅射功率600W左右；沉积薄膜基片温度3o0℃，并注意其他有关条件的调节．对获霎譬黧前蜉嚷，佃糠号嗜鬻，PreparationofZnOPiezeoelectricFi

2、lmbyPlanar-magnetronSpattingXingyz,~an(TongjiUniversity)AbstactsZnOfilmisfinepie．meleetticmatetia[withaI1exceLLentOaxiscD~ta[orientationFinepiezoelectricfiln~&repreparedbyplanarn~gnetonsputtingsyst~nZnOceramictargetusedforspurtingisdcgedwith25m~t％L!(的T}leSpuInngpoweris600W

3、andtksubstratetemperatureis300℃．TheproperIi~ofthefilmarein．v~tigatedbyⅪ，SEMet~．The,．-alueofthestandaraddeviat{onangleoalldmoftheGaxisorientationdistrlbutimis锄】竹than5and2respectivelyKeywDn凼：planarmagnetonsputtitlg，ZnOfika1．前言是比较理想的一种方法_6这种方法不仅提氧化锌(ZnO)属于6mm晶系，具有纤维锌高了溅射速率，也提

4、高了所镀薄膜的质量。矿结构，ZnO薄膜在垂直于基片表面c轴取ZnO薄膜的压电性与薄膜的质量、溅射向一致的情况就能具有象单晶那样的有较好的条件密切有关，这包括溅射靶体的材料；沉的各向异性压电性L作为压电换能材料积薄膜的基片；溅射室内气氛和气压；溅射功率等。本文就靶体材料的掺杂，溅射功率，沉ZnO薄膜适于制作多种高频，超高频，甚高频积薄膜积片温度等问题作了探讨的体渡或表面渡器件。由于可以做得很薄，近于透明，因此也能作为光电或声光换能器材料【·3_4l。2．实验ZnO薄膜采用平面磁控溅射的方法制制作ZnO薄膜有多种方法。平面磁作溅射镀膜仪如图l所

5、示在阴极位置上控溅射镀膜的方法是近年来采用比较多，也15～维普资讯http://www.cqvip.com硅酸盐通报[996年第5期放置溅射用靶体。靶俸以znO为基掺杂了2晶格点阵使之溅出。因为各种元素的溅射率～5wt％碳酸锂(Li2CO3)，经压制并经不同，所以靶体中其他元素的掺杂量对溅射1300℃高温烧结而成。在靶的后面置有磁有决定的影响。ZnO是一种n型的半导体。钢，磁场强度1000高斯。需要镀膜的基片放ZnO中的施主是填隙Zn原子J即：在阳极的位置上，有加热装置对基片加热，加ZnO=Z衅+1／202(g)(1)热温度在3oo℃左右，

6、阴极和阳极置于同一并按下列步骤释放电子：真空室内，真空室内预真空度为5×10～Pa。z=zn+c(2)溅射时通人氧气和氢气，其比例50：50，气压z“：ZrV+c(3)为8×10fPa。溅射功率300—800W。用x为满足这一过程并使达到压电薄膜具有一衍射仪测定薄膜单晶取向度，用电镜测定的较高电阻率，需要掺杂其他适当的元素，常晶粒状况。用电阻仪测量电阻率，单晶取向用的掺杂锂L9_。当锂进入ZnO后就对改变度和电阻率是薄膜压电性的主要特性。电导起作用。锂进到Zn的晶格中，使晶格中的某些部分呈电负中心，造成在满带中有空穴存在这样空穴和电子互相作

7、用，抵消了部分电导，使电阻率提高。观察不同掺杂量对薄膜晶体取向和电阻率的影响(如表l所示)，可以看出随着掺杂量的增加，晶粒长大，密度下降同时表示单晶取向情况的分散度和偏离度变大。这种现象可以认为由于掺杂离子进入，促进了靶体的烧结，晶粒增大，相应的被溅射下的晶粒也变大。由于大晶粒运动惯性大，沉积到薄膜图L溅射镀膜仪示意图的单晶取向度就难以控制，从而出现混合取向。3．结果和讨论表l掺杂量与薄膜性能的关系U掺杂量分散度偏离度粒度晶体电阻率ZnO薄膜的压电性能决定于晶粒的c轴(％)(d)(m)(nm)取向nc加有序度。所以通常根据x射线衍射法测碍C

8、0__—●—●—-2O盥一lo7轴取向的空间分布来间接评估薄膜的压电12舟0．375堂．一1O9性。c轴取向的空间分布近似于正态分布，23．20．681苴一l0。它的偏离度M与标