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工作气压对磁控溅射ZnO薄膜结晶特性及生长行为的影响

刘志文 谷建峰 付伟佳 孙成伟 李 勇 张庆瑜

工作气压对磁控溅射ZnO薄膜结晶特性及生长行为的影响

刘志文, 谷建峰, 付伟佳, 孙成伟, 李 勇, 张庆瑜
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出版历程
  • 收稿日期:  2006-03-22
  • 修回日期:  2006-04-08
  • 刊出日期:  2006-05-05

工作气压对磁控溅射ZnO薄膜结晶特性及生长行为的影响

  • 1. 大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连 116024
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50240420656)资助的课题.

摘要: 采用射频反应磁控溅射方法,在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和透射光谱分析技术,对不同工作气压下合成的ZnO薄膜的表面形貌、微观结构和光学性能进行表征,研究了工作气压对ZnO薄膜的结晶性能以及生长行为的影响.研究结果显示:对于Ar/O2流量比例接近1∶1的固定比值下,ZnO薄膜的生长行为主要取决于成膜空间中氧的密度,临界工作气压介于0.5—1.0 Pa之间.当工作气压小于临界值时,ZnO薄膜的成核密度较高,且随工作气压的变化明显,ZnO的生长行为受控于氧的密度,属于氧支配的薄膜生长;当工作气压大于临界值以后,ZnO薄膜的成核密度基本保持不变,Zn原子的数量决定薄膜的生长速率;在0.1—5.0 Pa的工作气压范围内,均可获得高度c轴取向的ZnO薄膜,但工作气压的变化改变着ZnO晶粒之间的界面特征和取向关系.随着工作气压的增加,ZnO晶粒之间的界面失配缺陷减少,但平面织构特征逐渐消失,三叉晶界的空洞逐渐扩大,薄膜的密度下降,折射率减小.

English Abstract

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