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生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响

孙成伟 刘志文 秦福文 张庆瑜 刘 琨 吴世法

生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响

孙成伟, 刘志文, 秦福文, 张庆瑜, 刘 琨, 吴世法
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-08-10
  • 修回日期:  2005-08-27
  • 刊出日期:  2006-03-20

生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响

  • 1. (1)大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连 116024; (2)大连理工大学物理系,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: 采用反应射频磁控溅射方法,在Si (100) 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、透射电子显微镜、X射线衍射分析、拉曼光谱等表征技术,研究了沉积温度 对ZnO薄膜的表面形貌、晶粒尺度、应力状态等结晶性能的影响;通过沉积温度对透射光谱 和光致荧光光谱的影响,探讨了ZnO薄膜的结晶特性与光学性能之间的关系.研究结果显示, 在室温至500℃的范围内,ZnO薄膜的晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加,在沉积温度为500 ℃时达到最大;当沉积温度为750℃时,ZnO薄膜的晶粒尺度有所减小;在室温至750℃的范 围内,薄膜中ZnO晶粒与Si基体之间均存在着相对固定的外延关系;在沉积温度低于500℃时 ,制备的ZnO薄膜处于压应变状态,而750℃时沉积的薄膜表现为张应变状态.沉积温度的不 同导致ZnO薄膜的折射率、消光系数、光学禁带宽度以及光致荧光特性的变化,沉积温度对 紫外光致荧光特性起着决定性的作用.此外,探讨了影响薄膜近紫外光致荧光发射的可能因 素.

English Abstract

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