pld法在c面蓝宝石衬底上制备纤锌矿zns外延薄膜.doc

------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— PLD 法在 c 面蓝宝石衬底上制备纤锌矿 ZnS 外延薄膜() 文章编号: 1001G9731201605G05224G 03 05 224 ) 卷2016年第5期( 47 张蕾,方龙, 刘攀克, 刘越彦, 黎明锴, 何云斌? () 湖北大学材料科学与工程学院功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室, 武汉430062 摘要: 并采用四圆单晶衍采用脉冲激光沉积方法以 ZnS 为靶材c 面蓝宝石为衬底制备了一系列的 ZnS 薄膜, 射仪研究了薄膜的晶体结构及其与衬底的取向关系. 首先研究了沉积温度对Z 结果表明,所nS 薄膜质量的影响, 有制备的Z 在衬底温度为7并表现出与nS 薄膜均为六方纤锌矿结构; 50 ℃时所制备的薄膜具有较好的晶体质量,())())]. 进一步研究了在7蓝宝石衬底明确的外延关系[且 ZZnS 001 ∥ Al0 01 nS 110 ∥ Al 11050 ℃下加2 O3(2O3( 入不同厚度的Z结果表明在沉积 ZnO 缓冲层对于 ZnS 薄膜晶体质量的影响,nS 薄膜前先沉积一层 ZnO 薄膜缓). 本文结论对于研究 Z其( 面摇摆曲线半高宽为 1. ZnS 外延薄膜晶体质量最好, 00235 ° nS 薄膜制备光电器件具------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————有重要的意义. 关键词: 缓冲层; 外延生长; 晶体结构脉冲激光沉积;ZnS 薄膜;中图分类号:O 472 文献标识码:A :/DOI i. ssn . . j 冲层可以进一步有效提高Z 其中在沉积时间为2 mn S 薄膜的晶体质量和面外取向性,in的 ZnO 缓冲层上制备的 0引言通过添加缓冲层来减小薄膜与衬底的晶格失配率从而提高薄膜的结晶性能, 这些工艺都可以为生长高质量的 ZnS 薄膜做参考. 通过参考 Z 研究了不同衬底 nO 材料的相关工作, ZnS 由于它自身具有较高的激子结合能[1] (, 以及较宽的带隙( 所以它是一38 meV) eV) 个很好的可以应用在光电器件中的半导体材料. 例结构的蓝光二极管, 电致发光显示器, 红外设备的防反]2 . 从结构上来说, 射涂层等等[ZnS 具有两种不同的/如, 它可以作为太阳能电池的 n 型窗口层,CdSZnS 温度对 ZnS 薄膜结晶性的影响以及通过添加不同厚度的 Z通过 nO 作为缓冲层来改善 ZnS 薄膜的结晶性, 两组实验我们得出了生长------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— ZnS 薄膜比较好的工艺. 相结构, 立方闪锌矿结构以及六方纤锌矿结构, 这是由于它的两种不同的密排面堆垛方式所形成. 两种相结构也会有相互转化, 稳定的闪锌矿结构 ZnS 在温度升[] 到1023 ℃时会转变为纤锌矿结构3 . 关于 ZnS 薄膜 1实验 实验原料和设备( 高纯度的 Z 陶瓷靶,nS % )c 面蓝宝石衬底, 高纯氮气, 分析纯***, 分析纯酒精, 去离子水, 超声清洗仪, 脉冲激光沉积系统. 样品制备将实验用的 c 面蓝宝石衬底用金刚笔切割成小块, 然后分别用***, 酒精, 去离子水在超声清洗仪中各清洗15 min 以去除衬底表面的污垢. 再将清洗好的基片用氮气吹干然后立即放入到真空腔中, 同时将分别用机械泵和分子泵抽真 ZnS 靶材放入真空腔中, 空. 到真空腔中的真空度下降到低于4 × 10-4 Pa 时开启加热系统将衬底的温度升高到实验所需要的条. 激光器预热件. 温度达到后打开激光器预热10 min 后就可开启激光进行实验, 在实验过程中要保证基片/ 和靶材分别以1这样可0和5 rmin 的速度匀速转动, 测试方法采用布鲁克公司 D8 discover 单晶衍射仪进行相以提高 ZnS 薄膜的均匀性. ----------------------------------