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直流磁控溅射工艺对ZnO薄膜结构影响的研究

吕文中 , 贾小龙 , 何笑明

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.01.008

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物材料,是一种很有潜力的短波长光电器件材料.当ZnO薄膜具有良好的c轴取向和晶格结构时,可得到优良的光电性能比如紫外光受激发射.本实验用XRD和SEM研究了工艺条件如基片温度、氩氧比及退火工艺对ZnO薄膜结构特性的影响.结果表明在基片温度250℃、氩氧比为1∶4的条件下,可得到结晶质量良好的ZnO薄膜;通过退火可以使薄膜应力得到驰豫,降低缺陷浓度,改善薄膜的结构特性.本实验采用直流磁控溅射的方法,最终在(100)硅衬底基片上制备出了高c轴取向、晶粒尺寸约70nm的ZnO薄膜.

关键词: ZnO薄膜 , 基片温度 , c轴取向 , 退火 , 氩氧比 , 结晶质量

溶胶-凝胶法制备c轴取向生长ZnO薄膜

肖宗湖 , 张萌

功能材料

采用sol-gel法,在普通载玻片上使用旋转涂覆技术生长了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜.采用热分析、XRD、SEM等手段对薄膜样品进行了表征.热分析结果表明,二水醋酸锌-乙醇胺-乙二醇甲醚体系sol-gel的热分解过程与纯二水合乙酸锌的分解过程大相径庭.ZnO薄膜的sol-gel分解趋于在较窄的温度范围内一步完成.样品在XRD图谱中表现出明显的c轴择优取向.此外,SEM照片也表明:ZnO薄膜样品中间区域和边缘区域的表面形貌相差甚远.探讨了预热处理温度、退火温度等工艺条件对ZnO薄膜的结构性能的影响,最佳的预热处理温度被认为在ZnO相完全生成温度附近.

关键词: ZnO薄膜 , 溶胶-凝胶法 , 旋转涂覆技术 , c轴取向

衬底和O2/Ar气体比例对ZnO薄膜结构及性能的影响

李俊红 , 汪承灏 , 徐联

功能材料

采用直流磁控溅射法沉积了ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜等手段对薄膜的晶体结构和微观相貌进行了分析,并对薄膜的电学性能进行了考察.结果表明:所制备薄膜沿c轴高度择优,并具有较高的电阻率;ZnO薄膜的沉积速率和c轴择优度是由O2/Ar气体比例和衬底共同决定的;Au衬底上的ZnO薄膜以三维生长为主,在Al和Si衬底上出现了不同程度的薄膜二维生长;电阻率随O2/Ar气体比例的提高逐渐增加,Si衬底上薄膜的电阻率高于Al和Au衬底上的.

关键词: ZnO , c轴取向 , 微观结构 , 电阻率

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的特性研究

肖宗湖 , 郭米艳

人工晶体学报

采用Sol-gel法,在普通载玻片上使用旋转涂覆技术生长了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜.用热分析、XRD、SEM等手段对薄膜样品进行了表征.热分析结果表明:二水醋酸锌-乙醇胺-乙二醇甲醚体系Sol-gel的热分解过程与纯二水合乙酸锌的分解过程大相径庭.ZnO薄膜的Sol-gel分解趋于在较窄的温度范围内一步完成.在Si(111)衬底和玻璃衬底上生长了ZnO薄膜,都表现出明显的c轴择优取向生长.对比了不同涂覆层数对ZnO薄膜结构及表面形貌的影响,ZnO薄膜的c轴择优取向生长特性随着涂覆层数的增加而减弱,这是由于ZnO薄膜的生长模式由层状生长向岛状生长转变所致.ZnO薄膜在可见光范围的透光率超过85%.

关键词: ZnO薄膜 , 溶胶-凝胶法 , 旋转涂覆技术 , c轴取向

MgO(111)上NbN和AlN薄膜的生长研究

陈亚军 , 康琳 , 蔡卫星 , 施建荣 , 赵少奇 , 吉争鸣 , 吴培亨

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.03.004

在制备NbN/AlN/NbN隧道结的工艺过程中,为了获得具有优质单晶结构的NbN薄膜,我们在MgO(111)基片上探索了直流溅射法制备NbN薄膜的生长工艺条件,XRD研究分析表明,我们获得了单晶结构良好的NbN薄膜;为了支持作为上电极的NbN薄膜的生长,也需要良好的AlN薄膜用作势垒层,我们采用射频磁控溅射设备和纯净的Al靶对AlN薄膜进行了制备研究.实验结果表明,所获得的AlN薄膜具有六方c-轴取向,并讨论了衬底和薄膜界面处可能的结构情况.

关键词: NbN , AlN , 磁控溅射 , XRD , c轴取向

超声电化学沉积ZnO薄膜及其机理研究

郭艳 , 沈鸿烈 , 尹玉刚 , 李斌斌 , 高超

功能材料

采用超声电化学沉积生长了c轴取向的ZnO薄膜,并与常规电化学沉积生长的ZnO薄膜进行了比较.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计研究了样品的晶体结构、表面形貌以及光学性能.结果表明,常规电化学沉积生长的ZnO薄膜为纳米柱状结构,随着沉积电压的增加,c轴取向率呈极值变化,热退火可提高这种薄膜的透射率.超声电化学沉积生长的ZnO薄膜,在1.5V低沉积电压下仍为柱状结构,但比未加超声电化学法沉积的样品具有更好的c轴取向,沉积电压增加到2.0V时样品则变为麦粒状结构,热退火后其透射率几乎不变.

关键词: ZnO薄膜 , 超声电化学沉积 , c轴取向 , 麦粒状结构 , 透射率

ZnO薄膜的择优取向生长

马勇 , 王万录 , 廖克俊

材料导报

ZnO薄膜是一种具有广泛用途的材料,近来成为了研究的热点.高度c轴择优取向是优质ZnO薄膜的重要特点.在已开发的众多生长技术中,磁控溅射、金属有机物气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延、电子束反应蒸镀法是生长出高度c轴择优取向优质薄膜的主要方法.介绍了这些方法及其研究进展,同时介绍了目前ZnO薄膜主要研究方面.

关键词: ZnO薄膜 , c轴取向 , 生长方法

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