射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精).doc

射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精).doc射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
1 / 15
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
射频磁控溅射法制备 ZnO/Al 2O 3 薄膜及其界面特性研究
摘要：
近些年来，由于 ZnO 薄膜优异的性能， 吸引着越来越多的人对其进行研究。 人们尝试利用不同的方法制备 ZnO 薄膜，并研究了不同的实验参数对 ZnO 薄膜的生长和特性的影
响。本文主要介绍了射频磁控溅射法制备出的 ZnO/Al 2O3 薄膜的一些重要特性及外界条件
对薄膜的影响，重点介绍了在 Al 2O3（0001）表面 ZnO 薄膜的成核及生长机制，并与 Si
（ 100）、（111）衬底上 ZnO 薄膜的生长机制作比照。 讨论了不同条件下界面的特性对 ZnO
薄膜生长的影响。
关键词 ：ZnO

界面特性

磁控溅射

沉积时间
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
15 / 15
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
引言
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
15 / 15
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
【 1】
ZnO是一种新型的 II-VI 族宽禁带化合物半导体材料， 室温下的带隙宽度为 ，原料易得廉价，而且具有更高的熔点和激子束缚能以及良好的机电耦合性和较低的电子诱生缺陷。此外， ZnO薄膜的外延生长温度较低，有利于降低设备成本，抑制固相外扩散，提高薄膜质量，也易于实现掺杂。 ZnO薄膜所具有的这些优异特性，使其在表面声波器件、太阳能电池等诸多领域得到了广泛应用。随着 ZnO泵浦紫外受激辐射的获得和 p 型掺杂的实现， ZnO 薄膜作为一种新型的光电材料，在紫外探测器、 LED 等领域也有着巨大的发展潜力。此外， ZnO 薄膜在太阳能电池、表面声波器件、气敏元件、压敏器件等领域的应用
也很广泛。 然而， ZnO 薄膜虽然在多个领域应用广泛 ，但是其界面特性依然是影响其制作的半导体元件的性能的重要因素。目前对于界面的研究和优化的措施还相对较少。对于产
生不同界面特性的影响因素， 不同的人也有着不同的看法， 赵朝阳，李锐鹏 【 2】 等人认为由
于 ZnO 外延膜和衬底之间有较大的晶格失配和热失配， 会导致 ZnO薄膜的晶格畸变， 从而影响它的光学和电学性能。 所以 , 了解 ZnO 外延膜与衬底界面处的结构， 是十分必要的。本文主要介绍了射频磁控溅射法制备出的 ZnO/Al 2O3 薄膜的一些重要特性，讨论了不同条件下界面的特性对 ZnO 薄膜生长的影响。对于优化 ZnO 薄膜的生长条件，制备高质量的 ZnO 薄膜有重要的意义。
一、 ZnO 与 Al2O3 结构及生长意义
1、ZnO 结构
ZnO是 II-VI 族化合物半导体材料，具有纤锌矿结构和六方对称性（如图所示）晶格
常数 a=?，c=?。每个 Zn 原子与最近邻的四个 O原子构成一个四面体结构，
同样，每个 O原子与最邻近的四个 Zn 原子也构成一个四面体。 Zn 和 O原子相互四面体配
位，因而 Zn 和 O原子在位置上是等价的。 这种开放式的排列结构导致了间隙原子的形成焓
比较低，半径小的组成原子容易变成间隙原子， 由于原子半径的不同， Zn 原子半径较 O小，
ZnO中锌间隙原子浓度比较高。
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
15 / 15
射频磁控溅射法制备ZnOAl2O3薄膜及其界面特性研究(精)
图 1 纤锌矿 ZnO

的晶体结构图，其中