ZnO薄膜真空镀膜设备的主要性质

1、ZnO薄膜的主要性质 晶体构造 未经热处置的ZnO薄膜结晶度较低,呈非晶或多晶态,通常有点缺陷、.线缺陷、层错和晶界等构造缺陷。这些缺陷对薄膜光电性质有显著影响,详细情况请参见真空技术网其它文章。离子束反响溅射ZnO薄.膜沿c轴取向的主要影响要素是基片温度和溅射氧分压,发现基片温度350,氧分压为1.3的溅射条件下,得到了完全沿c轴取向.生长的只需(002)晶面的ZnO薄膜。直流磁控溅射ZnO薄膜的晶粒择优取向较差时,晶界应力引起ZnO禁带宽度向长波方向移.动。Sol-gel法制备的ZnO 薄膜,在500700热退火后的X 射线衍射谱(图5)证明(002)晶面是择优取向生.长的;不同衬底温度下

2、喷雾热解法制备的ZnO薄膜的X射线衍射谱示于图6,(002)晶面取向程度随退火温度的升高而提高。，真空镀膜设备hcvac/, 编acdb，.图5 Sol-gel 法制备的ZnO薄膜在500700退火后的XRD曲线 图6 不同衬底温度下喷雾热解.法制备的ZnO薄膜的XRD谱光学性质 ZnO薄膜是理想的透明导电资料,可见光透射率可达90%,电阻率可.低至10-4cm。AZO(ZnO:Al)薄膜透光率与退火条件有关,如磁控溅射AZO薄膜的透光率在450退火后到达最.佳值,为90.6117%,优于ITO(In2O3:Sn)薄膜。Park等人制得透光率为91%、电阻率为10-5cm.的AZO薄膜;当Al

3、的质量分数为2%时, 性能更优越。AZO膜机械稳定性高,无毒,逐渐成为ITO薄膜的替代资料。ZnO在.紫外波段有受激发射的特点。1997年, Bagnall等人用MBE法制得具有自构成谐振腔构造的ZnO薄膜,并察看到室温下.400nm附近的光泵浦紫外激光发射。图7是典型的ZnO薄膜室温光致发光谱(PL谱),除400nm附近的本征紫外峰外,还有.520nm附近的黄绿光波段的展宽峰,这主要是由薄膜中的氧缺陷引起的。随激发电流密度的添加,黄绿光相对下降,紫外光相对加强.,谱峰变窄,发生红移。随着退火温度升高,黄绿光辐射强度降低,紫外辐射强度加强。图8 是MOCVD- ZnO 在不同退火温.度下的PL

4、谱。 图7 不同激发电流密度下的PL谱 图8 MOCVD- ZnO 在不同退火温度下的PL谱.从图8 可见, 随退火温度的升高,ZnO近紫外发光先减弱,后加强,而绿光强度继续加强。普通以为,紫外光来源.于激子带边发射,绿光发射那么与ZnO表层中以O空位为主的深能级有关。ZnO在可见光波段的吸收和发射光谱可参见文献。.电学性质 未掺杂ZnO薄膜室温载流子浓度主要取决于充任浅施主的间隙Zn原子浓度。ZnO薄膜的p型掺杂是个备.受关注的课题。Y.R.Ryu等人用PLD法在GaAs衬底上掺杂As制得p-ZnO,受主浓度为10171021cm-3,.紧束缚带边发射峰分别在3.32 eV 和3.36 eV

5、17。M. Joseph等人在400下用PLD 法进展Ga、.N共掺杂实现p 型转变,以ZnO(Ga2O3)=5%)为靶材,N2O 为N源,进展电子盘旋共振活化,p-ZnO室温电.阻率为0.5 cm,受主浓度为41019 cm-3。T.Aoki用准分子激光掺杂技术获得p-ZnO。.ZnO 薄膜的电学特性与制备方法及后续工艺条件有直接的依赖关系。电子束蒸发制备的Al掺杂ZnO薄膜的电子浓度在101.91021cm-3,室温电阻率为10-4 cm。溅射法制备AZO薄膜的电学特性与溅射功率有很大关系。溅射功率越大,.薄膜的质量越好,这主要是由于溅射功率的提高有助于薄膜缺陷的减少,增大晶粒尺寸,晶界的

6、散射作用减轻,增大了载流子的平均自在.程,从而使迁移率增大,薄膜的薄层电阻降低。反响溅射过程中,氧分压太低,薄膜的缺陷密度较高;氧分压太高,薄膜的电阻率上升很.快,普通在12mPa比较适宜。同样掺杂情况下,ZnO的施主浓度和受主浓度低于GaN,并且ZnO的杂质、点缺陷以及位错的.浓度也低于GaN。ZnO主要有导带底以下30meV、60meV和340meV三个施主能级。间隙Zn原子是主要的浅施主,V.o是深能级施主。总之,在点缺陷和位错浓度低的情况下,ZnO薄膜有较好的电学性质。相关文章：有机玻璃基材外表电子束.蒸镀铬-铝-二氧化硅薄膜实验资料与方法 有机玻璃蒸发镀铝的实验结果及铝膜分析 电子束蒸发法工艺对TiO2薄膜折