生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响

采用反应射频磁控溅射方法，在Si (100) 基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用 原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、拉曼光谱等表征技术，研究了沉积温度 对ZnO薄膜的表面形貌、晶粒尺度、应力状态等结晶性能的影响；通过沉积温度对透射光谱 和光致荧光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的结晶特性与光学性能之间的关系.研究结果显示， 在室温至500℃的范围内，ZnO薄膜的晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加，在沉积温度为500 ℃时达到最大；当沉积温度为750℃时，ZnO薄膜的晶粒尺度有所减小；在室温至750℃的范 围内，薄膜中ZnO晶粒与Si基体之间均存在着相对固定的外延关系；在沉积温度低于500℃时 ，制备的ZnO薄膜处于压应变状态，而750℃时沉积的薄膜表现为张应变状态.沉积温度的不 同导致ZnO薄膜的折射率、消光系数、光学禁带宽度以及光致荧光特性的变化，沉积温度对 紫外光致荧光特性起着决定性的作用.此外，探讨了影响薄膜近紫外光致荧光发射的可能因 素. 关键词： ZnO薄膜 表面形貌 微观结构 光学常数     

磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究

利用原子力显微镜分析了ZnO薄膜在具有本征氧化层的Si(100)和Si(111)基片上的表面形貌 随沉积时间的演化. 通过对薄膜生长形貌的动力学标度表征，研究了射频反应磁控溅射条件 下，ZnO薄膜的成核过程及生长动力学行为. 研究发现，ZnO在基片表面的成核过程可分为初 期成核阶段、低速率成核阶段和二次成核阶段. 对于Si(100)基片，三个成核阶段的生长指 数分别为β₁=1.04，β₂=0.25±0.01，β₃=0.74；对 于Si(11 关键词： ZnO薄膜 磁控溅射 生长动力学 成核机制     

磁控溅射ZnO薄膜生长的等离子体发射光谱研究

通过反应磁控溅射过程中的等离子体发射光谱，研究了制备ZnO薄膜的沉积温度、氧气流量比例R=O₂/(O₂+Ar)对Zn和O原子发射光谱的影响，并结合ZnO薄膜的结构和物理性能，探讨了沉积温度在ZnO薄膜生长中的作用.研究结果显示：当R≥0.75%时， Zn的溅射产额随R的增加基本呈线性下降规律.当R介于10%—50%时，氧含量的变化相对平缓，有利于ZnO薄膜生长的稳定性控制.Zn原子发射光谱强度随沉积温度的变化可以分为三个阶段.当沉积温度低于250℃时，发射光谱强 关键词： ZnO 薄膜生长 反应磁控溅射 等离子体发射光谱     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应射频磁控溅射法在 Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜，研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600—1000℃退火温度范围内，退火对薄膜的织构取向的影响较小，但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现，薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系；而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应磁控溅射 可见光发射     

反应磁控溅射ZnO/MgO多量子阱的光致荧光光谱分析

采用反应射频磁控溅射方法，在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO/MgO多量子阱.利用X射线反射、X射线衍射、电子探针，光致荧光光谱等表征技术，研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、成份和光致荧光特性.研究结果表明，多量子阱的调制周期在1.85—22.3 nm之间，所制备的多量子阱具有量子限域效应，导致了室温光致荧光峰的蓝移，并观测到了量子隧穿效应引起的荧光效率下降.建立了基于多声子辅助激子复合跃迁理论的室温光致荧光光谱优化拟合方法，通过室温光致荧光光谱拟合发现，ZnO/MgO比ZnO/ZnMgO多量子阱具有更大的峰位蓝移，探讨了导致光致荧光光谱展宽的可能因素. 关键词： ZnO/MgO 多量子阱 磁控溅射 光致荧光 量子限域效应     

工作气压对磁控溅射ZnO薄膜结晶特性及生长行为的影响

采用射频反应磁控溅射方法，在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和透射光谱分析技术，对不同工作气压下合成的ZnO薄膜的表面形貌、微观结构和光学性能进行表征，研究了工作气压对ZnO薄膜的结晶性能以及生长行为的影响.研究结果显示：对于Ar/O₂流量比例接近1∶1的固定比值下，ZnO薄膜的生长行为主要取决于成膜空间中氧的密度，临界工作气压介于0.5—1.0 Pa之间.当工作气压小于临界值时，ZnO薄膜的成核密度较高，且随工作气压的变化明显，ZnO的生长行为受控于氧的密度，属于氧支配的薄膜生长；当工作气压大于临界值以后，ZnO薄膜的成核密度基本保持不变，Zn原子的数量决定薄膜的生长速率；在0.1—5.0 Pa的工作气压范围内，均可获得高度c轴取向的ZnO薄膜，但工作气压的变化改变着ZnO晶粒之间的界面特征和取向关系.随着工作气压的增加，ZnO晶粒之间的界面失配缺陷减少，但平面织构特征逐渐消失，三叉晶界的空洞逐渐扩大，薄膜的密度下降，折射率减小. 关键词： ZnO薄膜 磁控溅射 表面形貌 微观结构 光学性能