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:1001G9731201605G05224G03
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,,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ZZnS001∥Al001nS110∥Al11050℃下加2O3(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(,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: O472
文献标识码:A
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冲层可以进一步有效提高Z其中在沉积时间为2mnS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(所以它是一38meV))
,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
,稳定的闪锌矿结构ZnS在温度升
[]
到1023℃
1 实验
实验原料和设备
(高纯度的Z陶瓷靶,%)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,,同时将分别用机械泵和分子泵抽真ZnS靶材放入真空腔中,
×10-,在实验过程中要保证基片/和靶材分别以1这样可0和5rmin的速度匀速转动, 测试方法
采用布鲁克公司D8discover单晶衍射仪进行相以提高ZnS薄膜的均匀性.
的结构性能已经有很多课题组用不同的实验方法进行
4]
,了相关的研究,包括化学气相沉积法[分子束外延[]7]
以及金属有机化学气相沉积法[]6]
,法[原子层沉积法,溶胶凝胶法,射频磁控溅射法[
脉冲激光沉积的方法在800℃
[]8
学性能也有一些研究,
的方法研究了ZnS薄膜的光学和电学性能随着反应液中的p他们的实验结果H值的变化而产生的变化,,nO材料的研究已经有很多,对于提高ZnO薄膜的结晶性已经有了很多比较成
?
[],Xue等9
熟的工艺,比如对样品进行退火来使薄膜的晶粒长大,
);)基金项目:国家自然科学基金资助项目(湖北省教育厅优秀中青年人才资助项目(51002049,61274010Q20120104
:收到初稿日期:收到修改稿日期:通讯作者:何云斌,2015G01G272