【正文】 型，電阻率，霍爾遷移率，載流子濃度等電學信息[17]。利用謝樂(Scherrer)公式： （22）可以估算ZnO薄膜的平均晶粒尺寸D。Bragg方程只給出了衍射峰的位置，而不能給出峰的寬度。勞厄照相法用來評價單晶體內部的完整性，通過它可以了解晶體結構中的畸變、位錯、應力等信息。X射線衍射方法是利用電磁波(或物質波)和周期性結構的衍射效應來分析材料的晶體結構、晶格參數(shù)、晶體缺陷(位錯等)的。與其他科技領域一樣，半導體材料科學也有其本身特色的表征技術。 脈沖激光沉積設備示意圖激光脈沖沉積技術的原理是在真空室內(一般可達到105 Pa )利用脈沖激光束通過真空室窗口照射高純度的靶材，加熱并使其蒸發(fā)，蒸發(fā)物氣化膨脹后遇冷沉積在襯底上或與通入真空室的氣源或氣源的等離子體進行反應最后沉積到襯底上。生長時通過載氣把金屬有機化合物(如二乙基鋅或二甲基鋅)和其它氣源(如OZ)攜帶到反應室中，混合氣體流經(jīng)過加熱的襯底表面時會發(fā)生熱分解反應，最終在襯底表面形成反應產(chǎn)物。磁控濺射方法的優(yōu)點是:(1)襯底溫度低，甚至可以在室溫下進行生長。通過射頻放電產(chǎn)生低溫等離子體，等離子體中的離子在電場的作用下加速成高能離子，這些高能離子轟擊陰極靶材，將靶材上的物質以分子和分子團的形式濺射出來沉積到基片上形成薄膜。濺射鍍膜法是利用直流或高頻電場使惰性氣體發(fā)生電離，電離產(chǎn)生的正離子在電場的作用下高速轟擊作為陰極的靶材，使靶材上的原子或分子濺射出來而沉積到基片上形成薄膜。 ZnO主要制備原理介紹為了更好的研究ZnO的特性和開發(fā)更優(yōu)異的ZnO基器件，需要制備出高質量的ZnO薄膜。還可能是由于導帶到VZn的躍遷及Vo的兩種不同的電離狀態(tài)之間的躍遷引起的。 ZnO的受激發(fā)射ZnO作為一種直接帶隙寬禁帶半導體，其禁帶寬度決定了其本征發(fā)光處于紫外波段。 ZnO的壓電性能壓電性是指電介質在壓力作用下發(fā)生極化而在兩端出現(xiàn)電位差的性質。 ZnO薄膜的P型摻雜是制作ZnO基光電器件的關鍵。” ZnO材料的基本性質[6]物理參數(shù)符號數(shù)值晶體結構P63mc六方纖鋅礦晶格常數(shù)（?）a0c0分子量M密度（g/㎝3）ρ熔點（℃）Tm1975電子有效質量（m0）me*熱容（J/gK）Cv室溫禁帶寬度（eV）Eg激子束縛能（meV）Eex60莫氏硬度輻射阻抗（MeV）2熱導率（W/cmK）σv（a軸方向）（c軸方向）熱脹系數(shù)（106/k）△a/a△c/c介電系數(shù)ε壓電系數(shù)ee31=e33=e13= ZnO的電學性質由于ZnO中存在大量的本征缺陷，如鋅間隙(Zni)、氧空位(Vo)和H等。 ZnO纖鋅礦結構示意圖：灰色陰影球代表Zn原子，黑球代表O原子 ZnO的能帶結構ZnO的價帶由于晶體勢場和自旋軌道相互作用而劈裂成三個態(tài)A，B和C。 g/cm3，無毒、無味、無污染、無砂性，是兩性氧化物，可溶于酸、強堿以及氨水、氯化餒等溶液，不溶于水、醇和苯等有機溶劑。目前，ZnO薄膜在表面聲波器件、太陽能電池、氣敏和壓敏器件等很多方面得到了較為廣泛的應用，在紫外探測器、LED、LD等諸多領域也有著巨大的開發(fā)潛力，而且ZnO薄膜的許多制作工藝與集成電路工藝相容，可與硅等多種半導體器件實現(xiàn)集成化，因而備受人們重視，具有廣闊的應用前景。 Crystallizatio。對樣品在不同退火條件下進行XRD測定。氧化鋅(ZnO)是一種直接帶隙寬禁帶IIVI族化合物半導體材料，激子束縛能高達60meV，遠高于室溫下的熱離化能(26meV)，ZnO中的激子能夠在室溫下穩(wěn)定存在，并且可以產(chǎn)生很強的光致激子紫外發(fā)射，非常適于制備室溫或更高溫度下低閾值、高效率受激發(fā)射器件。利用X射線衍射(XRD)對薄膜進行測試，測試結果：LaAlZnO薄膜樣品在500℃和570℃退火時具有良好的（002）C軸擇優(yōu)取向性。其激子束縛能高達60meV，大于室溫的熱能量25meV, 可以實現(xiàn)室溫的激子發(fā)射, 成為紫外和可見光范圍發(fā)光的理想材料。因此，制備具有特殊形貌的ZnO材料，并研究摻雜對其各種物理性質的影響有著重要的意義，既是材料和物理學科基礎研究的需要，又有在前沿科技領域有著廣泛的應用前景。晶胞中以Zn原子為中心與周圍最近的四個。 ZnO能帶結構圖ZnO是IIVI族直接帶隙寬禁帶半導體材料，具有較大的激子束縛能(60meV )，比室溫熱離化能(26 meV)大很多，所以室溫下ZnO中可以存在大量的激子，而激子散射所誘導的激射閾值比依靠電子一空穴等離子體復合形成的激射閾值要低，可以實現(xiàn)紫外的受激發(fā)射，發(fā)射波長相應于近紫外368 nm。而Gregory則認為ZnO中主要的施主是Vo[7]。它結晶的難易程度取決于馬德隆能的大小。研究表明ZnO中的壓電性質是由于ZnO中陽離子(Zn)和陰離子(O)晶格應力的釋放。低溫下還可以觀測到發(fā)光的精細結構，包括束縛激子復合發(fā)光、自由激子復合發(fā)光、激子與激子碰撞發(fā)光等情況。未摻雜的ZnO薄膜主要對還原性氣體、氧化性氣體具有敏感性，而通過摻雜可以改變ZnO薄膜的氣敏度和選擇性。目前，許多薄膜制備技術可以用于ZnO薄膜的生長，主要有磁控濺射(Sputtering)、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、脈沖激光沉積(PLD)、分子束外延(MBE)、超聲噴霧熱解法(SP)、溶膠凝膠( Solgel )等。濺射設備主要包含真空系統(tǒng)、輸氣系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)和濺射系統(tǒng)四個組成部分。單晶靶材的數(shù)值還與其表面取向有關。(4)能夠改變靶材原料和濺射氣體的成分，易于制備各種合金及化合物薄膜。(2)可以迅速改變多元化合物的組分和摻雜濃度。由于PLD方法使用脈沖激光作為一種獨特的加熱源，因此具有許多突出的優(yōu)點:(1)生長方法簡單，需要調節(jié)的參數(shù)較少，(2)易于摻雜，(3)用激光作為加熱源無污染，適合高真空F制備高純度薄膜，(4)由于激光燒蝕速度較快，因此對襯底的溫度要求不高[15]，并且具有較大范圍的可調生長速度(1 ML/s1 ML/μs )。晶體結構的表征通常通過X射線衍射來實現(xiàn)。X射線是1895年德國物理學家倫琴(Rontgen)在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)的肉眼觀察不到的射線。只有在相鄰晶面的反射線因疊加而加強時才會有反射，即反射是有選擇性的。由于X射線是一種能量高、波長短、穿透力強的電磁波，當X射線射向一個具有三維周期性的晶體時，它在晶體內會產(chǎn)生周期性變化的電磁場，迫使原子中的電子也做周期性振動，每個振動著的電子又成為一個新的電磁波散射中心，每一個散射中心都以球面波的方式向外散射與入射X射線的波長、頻率、周期相同的電磁波，波前是以散射點為球心的球面。此公式只適用于 D 100 nm的情況。磁控濺射的基本原理，就是以磁場來改變電子的運動方向，并束縛和延長電子的運動軌跡，從而提高了電子對工作氣體的電離幾率和有效利用了電子的能量，因此使正離子對靶材轟擊所引起的靶材濺射更加有效，同時受正交電磁場束縛的電子，又只能在能量耗盡時才沉積在基片上。在正式濺射前預濺射20分鐘，以清洗靶材表面并等待系統(tǒng)穩(wěn)定。（一）抽氣（1）開循環(huán)水開關。（2）打開相應氣路的針閥。（3）關閉真空計。本章主要分析了退火溫度對LaAlZnO薄膜結晶特性的影響。討論通過Bruker D8型X射線衍射儀對在不同溫度退火處理后的LaAlZnO薄膜結晶性能的影響。： ℃ 加熱階段 保溫階段 隨爐冷卻階段570500400 40 57 100 1150 50 110 t(min) 退火處理溫度控制曲線 討論與結果 退火溫度對薄膜結晶特性的影響，薄膜在退火溫度分別為400℃、500℃和570℃時，得到的LaAlZnO薄膜樣品的XRD圖中，分別在幾個位置出現(xiàn)了較尖銳的衍射峰，對照氧化鋅標準的XRDPDF卡片，可知這幾個峰分別代表氧化鋅的六角纖鋅礦結構中的（100），（002）晶向，這表明此條件下形成的薄膜為六角纖鋅礦多晶結構。選擇（002）方向的上的衍射角和衍射峰的半高寬，根據(jù)式(1)和式(2)計算可得薄膜樣品在（002）方向上，即薄膜內晶粒的平均尺寸。結 論本文采用自制的LaAlZnO陰極靶材，按ZnO（）、Al2O3()、La2O3()的摩爾比例混合