ZnO薄膜制备及光电学性质的研究.doc

薄膜的物理气相沉积——磁控溅射法
实验报告
12级应用物理班
实验人:华语棋 1238020
王美玲 1238025

ZnO薄膜的制备及其性能的研究
理学院 12级应用物理班华语棋王美玲
摘要:利用射频磁控溅射镀膜工艺,在玻璃衬底上成功制备了ZnO 薄膜。将得到的薄膜样品采用Lambda950型可见分光光度计对其吸收谱进行测定,分析其光吸收性能。
关键词:射频磁控溅射;ZnO薄膜;性能
Abstract: RF ron sputtering process on glass substrate ZnO film was prepared Lambda950 visible spectrophotometer to measure the absorption spectrumits of the sample,then analyze its optical absorption properties.
Keywords: RF ron sputtering; ZnO films; Performance
一、引言
ZnO 是一种新型的宽禁带直接带隙半导体材料,化学性能和热稳定性好。高C 轴取向的ZnO 薄膜展示了良好的电学和光学性质,在声电和光电等设备中已得到了较为广泛的应用。随着近年来ZnO 光泵浦紫外激光的获得和掺杂的实现,ZnO 薄膜作为新型的光电材料,在紫外探测器、发光二极管等领域表现出巨大的发展潜力。,ZnO薄膜有一定的潜在市场和良好的产业化前景。随着研究工作的不断深入,ZnO薄膜的应用必将渗透到各种领域并影响社会生产和人们的生活。几乎所有的制膜技术均可用于ZnO 的生长,包括溶胶- 凝胶、喷雾热分解、分子束外延、脉冲激光沉积、金属有机化学气相沉积、磁控溅射等。其中磁控溅射法生长的薄膜有均匀、致密、重复性好、对衬底的附着力强等优点.。
磁控溅射技术是薄膜制备的常用方法之一。磁控溅射是物理气象沉积的一种方法,具有溅射率高、基片温度低、膜与基片的结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点,适用于镀膜工业领域特别是建筑镀膜、透明导电膜玻璃等大面积的均匀性要求高的场合。
二、实验原理
1、ZnO的结构
ZnO之所以具有优良的电学和光学特性,与它自身结构有着必然的联系。ZnO的晶体结构为纤维锌矿结构,在常温常压下的稳定相属六方晶系,布拉菲格子为六角格子,空间群为P63mc,其化学键处于离子键和共价键的中间状态。其晶体结构如图1所示。
图1 ZnO晶体结构
ZnO的晶格常数为a--,c=,c/a=,。c轴方向的Zn-,。晶胞中以Zn原子为中心与周围的四个O原子形成一个四面体。同理,以O原子为中心也形成一个四面体,其化学键处于离子键和共价键的中间状态。Zn原子和O原子各自组成一个六方密堆积结构的子格子,,套构形成纤锌矿结构。也就是说纤锌矿结构的ZnO是由一系列氧原子层和锌原子层构成的双原子层堆积起来的,每一个原子层都是一个(001)晶面,它的(001)面规则地按ABABJf顶序堆积,密排面是(001)。