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磁控溅射制备Al₂O₃过渡层ZnO薄膜及其性能研究

作　者: 张伟
导　师: 李敏君
学　校: 牡丹江师范学院
专　业: 凝聚态物理
关键词: 氧化锌薄膜三氧化二铝过渡层磁控溅射法硅基片
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 43次
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内容摘要

氧化锌（ZnO）薄膜是近年来半导体材料、光电材料研究的热点,其制备原料价格便宜、无毒、储量丰富。作为一种新型的半导体光电材料,研究的前景还很广泛,是比较前沿的课题。在不同的衬底上,通过磁控溅射法制备ZnO薄膜会因为ZnO薄膜与衬底的晶格失配率不同而产生大小不同的应力,从而影响薄膜的性质,而采用适当的过渡层可以缓解晶格之间由于失配产生的应力,从而提高薄膜质量。高质量ZnO薄膜的制备一直是研究的核心和热点问题,能在Si片上实现ZnO薄膜的外延生长具有明显的成本优势和与微电子学的兼容性。本论文的主旨在于:使用在ZnO薄膜的制备工艺中引入了Al₂O₃过渡层的方法,改善薄膜的质量结构,提高薄膜的性能。主要研究Si衬底Al₂O₃过渡层对ZnO薄膜的影响。通过有无Al₂O₃过渡层的ZnO以及Al₂O₃过渡层制备条件的不同的ZnO相对比,得到了以下结论:1.XRD测试分析表明,在有无过渡层条件下制备的ZnO薄膜均会在（002）面择优取向生长,这是由氧化锌（002）面的表面自由能最低所决定的。2.AFM测试分析表明,引入适当的Al₂O₃过渡层后,ZnO薄膜的表面粗糙度减小,晶粒尺寸变大,是因为过渡层可以降低ZnO薄膜与衬底间的失配度,减小薄膜中的残余应力。3.HALL效应测试表明,引入适当的Al₂O₃过渡层后,ZnO薄膜的载流子浓度提高,电阻率降低,电子迁移率升高,其导电类型为N型不变。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-7
第1章绪论  7-11
  1.1 引言  7
  1.2 国内外ZnO 薄膜的研究现状  7-8
  1.3 过渡层理论  8-9
  1.4 Al_20_3过渡层ZnO 薄膜理论模型  9-10
  1.5 选题依据及本文的研究内容  10-11
第2章薄膜的制备方法及性能表征手段  11-14
  2.1 薄膜的制备方法  11
  2.2 薄膜的性能表征手段  11-13
  2.3 本章小结  13-14
第3章 ZnO 薄膜及Al_20_3过渡层制备  14-19
  3.1 实验设备  14-15
  3.2 Al_20_3过渡层薄膜的制备  15-16
  3.3 ZnO 薄膜的制备  16-17
  3.4 Al_20_3过渡层ZnO 薄膜的制备  17
  3.5 结果与讨论  17-18
  3.6 本章小结  18-19
第4章 Al_20_3过渡层对ZnO 薄膜性质的影响  19-35
  4.1 Al_20_3过渡层溅射时间对ZnO 薄膜性质的影响  19-22
  4.2 Al_20_3过渡层溅射气压对ZnO 薄膜性质的影响  22-25
  4.3 Al_20_3过渡层溅射功率对ZnO 薄膜性质的影响  25-28
  4.4 Al_20_3过渡层溅射温度对ZnO 薄膜性质的影响  28-31
  4.5 Al_20_3过渡层溅射气体流量对ZnO 薄膜性质的影响  31-34
  4.6 本章小结  34-35
第5章退火对Al_20_3过渡层ZnO 薄膜性质的影响  35-41
  5.1 Al_20_3过渡层退火对ZnO 薄膜的影响  35-38
  5.2 Al_20_3过渡层ZnO 薄膜的整体退火  38-40
  5.3 本章小结  40-41
结论  41-42
参考文献  42-46
攻读硕士学位期间发表的学术论文  46-47
致谢  47

磁控溅射制备Al2O3过渡层ZnO薄膜及其性能研究

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