本文關鍵詞：退火溫度對磁控濺射氧化鋅薄膜的影響及其物性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氧化鋅是直接帶隙半導體材料,具有六方纖鋅礦結構,禁帶較寬,激子束縛能很高,具有耐高溫、化學穩(wěn)定性高等特點。制備的氧化鋅薄膜具有良好光電、壓電等特性,同時原料來源廣泛、價格較低,正是因為這些優(yōu)點使其成為近些年來半導體材料研究的重點。在太陽能電池、透明電極、LED顯示器等領域內(nèi)被普遍使用,未來應用前景十分光明。目前,氧化鋅薄膜相關制備方法分為化學和物理兩個大類,主要包括溶液-凝膠法、氣相沉積法、分子束外延法、脈沖激光沉淀、磁控濺射等。本文使用多靶位共濺射新型射頻磁控濺射系統(tǒng),在單晶Si襯底上制備氧化鋅薄膜并進行退火處理,研究不同退火溫度對氧化鋅薄膜的形貌、結晶、光致發(fā)光等物性的影響。研究結果如下:一、利用射頻磁控濺射沉積氧化鋅薄膜,選擇(111)單晶硅(Si)作為襯底,生長室的背底真空為5×10-5Pa,濺射壓強為2Pa,襯底溫度為300℃,氬氣和氧氣流量分別為20sccm和10sccm,濺射功率為75W,靶基距為~80mm,生長時間為60分鐘。然后在空氣氣氛下進行退火處理,在大氣壓強下恒溫退火120分鐘,改變退火溫度分別為300℃、400℃、500℃、600℃和700℃。二、使用原子力顯微鏡表征了氧化鋅薄膜的表面形貌,從原子力顯微鏡對樣品形貌的表征分析可知,在退火溫度500℃時氧化鋅薄膜最光滑,晶粒均勻致密,表面粗糙度較小。使用X射線衍射表征分析氧化鋅薄膜的結晶性質,通過對比分析可知,隨著退火溫度的升高,氧化鋅(002)衍射峰向高角度方向移動,半高寬也逐漸減小。500℃和700℃退火處理后氧化鋅薄膜具有更好的晶體性質。還測試了氧化鋅薄膜的光致發(fā)光光譜,從光譜中可以看到,退火處理后400 nm附近的發(fā)光子峰消失,紫外發(fā)射強度變化不大,可見區(qū)的黃綠光發(fā)射受到了明顯抑制。氧化鋅薄膜的紫外-可見發(fā)光比在經(jīng)600℃退火處理后達到最大。三、由本論文研究可知,在空氣中500℃退火處理后,氧化鋅薄膜具有更好的表面形貌和較好的結晶及發(fā)光性質。本論文的研究工作為后續(xù)氧化鋅薄膜及其合金材料生長和光發(fā)射器件制備奠定了前期工作基礎,同時也可以為其他氧化物薄膜熱處理的研究提供借鑒作用。
【關鍵詞】：氧化鋅薄膜 磁控濺射 退火溫度
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ132.41;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 氧化鋅材料簡介9-13
• 1.1.1 氧化鋅的晶格結構9-10
• 1.1.2 氧化鋅的光學性質10
• 1.1.3 氧化鋅的電學性質10
• 1.1.4 氧化鋅的其他物理性質10-13
• 1.1.5 氧化鋅材料研究的發(fā)展13
• 1.2 氧化鋅薄膜的優(yōu)點和應用13-16
• 1.2.1 氧化鋅薄膜的優(yōu)點13-14
• 1.2.2 氧化鋅薄膜的應用14-16
• 1.2.2.1 氧化鋅薄膜緩沖層14
• 1.2.2.2 氧化鋅透明導電薄膜14-15
• 1.2.2.3 氧化鋅薄膜發(fā)光器件15-16
• 1.2.2.4 氧化鋅薄膜紫外探測器16
• 1.2.2.5 氧化鋅薄膜的其他應用16
• 1.3 本論文的主要工作16-18
• 第二章 氧化鋅薄膜制備技術18-24
• 2.1 氧化鋅薄膜的其他常用制備技術18-22
• 2.1.1 分子束外延（MBE）18-19
• 2.1.2 金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）19-20
• 2.1.3 脈沖激光沉積（PLD）20-21
• 2.1.4 溶膠-凝膠（Sol-Gel）21-22
• 2.2 磁控濺射法簡介22-24
• 2.2.1 磁控濺射的基本原理22
• 2.2.2 磁控濺射的特點22-24
• 第三章 退火溫度對氧化鋅薄膜物性的影響24-43
• 3.1 磁控濺射制備氧化鋅薄膜24-29
• 3.1.1 射頻磁控濺射系統(tǒng)及管式實驗爐設備24-25
• 3.1.2 射頻磁控濺射系統(tǒng)和管式實驗爐的操作流程及注意事項25-27
• 3.1.3 氧化鋅薄膜樣品的制備27-29
• 3.2 退火溫度對氧化鋅薄膜物性影響的研究29-41
• 3.2.1 不同退火溫度對氧化鋅薄膜表面形貌的影響29-34
• 3.2.2 不同退火溫度對氧化鋅薄膜晶體結構的影響34-38
• 3.2.3 不同退火溫度氧化鋅薄膜的光致發(fā)光光譜38-41
• 3.3 小結41-43
• 第四章 結論43-44
• 致謝44-45
• 參考文獻45-47
• 研究生期間參加科研情況47

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