【正文】 結 論本文采用自制的LaAlZnO陰極靶材，按ZnO（）、Al2O3()、La2O3()的摩爾比例混合燒制。： ℃ 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。本章主要分析了退火溫度對LaAlZnO薄膜結晶特性的影響。（2）打開相應氣路的針閥。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。此公式只適用于 D 100 nm的情況。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。晶體結構的表征通常通過X射線衍射來實現(xiàn)。(2)可以迅速改變多元化合物的組分和摻雜濃度。單晶靶材的數(shù)值還與其表面取向有關。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。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。它結晶的難易程度取決于馬德隆能的大小。 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。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。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。對樣品在不同退火條件下進行XRD測定。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。 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。 ZnO薄膜的P型摻雜是制作ZnO基光電器件的關鍵。 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。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。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。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。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。利用謝樂(Scherrer)公式： （22）可以估算ZnO薄膜的平均晶粒尺寸D。 退火爐 OTF1200X型真空管式高溫燒結爐 X射線衍射儀由德國(Bruker)布魯克公司生產(chǎn)的當今世界上最先進的X射線衍射儀，主要用來對單晶、多晶和非晶樣品進行結構參數(shù)分析。此時電離硅管開始工作。 退火介紹ZnO薄膜的制備方法很多，主要有金屬有機物化學氣相沉積法(MOCVD)、噴霧熱解法(SP)、分子束外延法(MBE)、脈沖激光沉積法(PLD)以及磁控濺射法(Magnetron Sputtering)等。 LaAlZnO薄膜退火處理本次退火實驗采用的是合肥科晶材料技術有限公司的OFT1200X型真空管式高溫燒結爐，因為本次實驗采用的襯底為蓋玻片，蓋玻片的熔點為600℃，所以退火溫度設定得普遍較低，分別設定為400℃、500℃和570℃。經(jīng)分析得知，La元素的原子面間距比ZnO大，而Al元素的原子面間距比ZnO小，而在前面制靶階段已經(jīng)提到，Al的摻雜濃度要比La大，從而得知制備的LaAlZnO薄膜的原子面間距相比于標準ZnO來說有所減小，而原因就在于Al元素的摻雜濃度大于La元素的摻雜濃度。在一定溫度范圍內隨退火溫度的升高，（002）方向的衍射峰強度逐漸增強，半峰寬逐漸變小，結晶度增大，晶粒尺寸增大，原子面間距減?。淳Ц癯Ａ孔冃。?所以晶體質量也就更好。而在570℃退火時，（002）103rad。半導體芯片在經(jīng)過離子注入以后就需要退火。（三）起輝（1）打開總控，同時打開射頻電源，預熱十分鐘。 襯底的清洗本實驗中我們選擇的襯底材料是蓋玻片，在生長前，襯底要經(jīng)過嚴格的清洗過程，保證其不受灰塵和油脂的污染。半導體中的霍爾效應比金屬更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應。式中的d為晶面間距，θ為Bragg衍射角，整數(shù)n是衍射級數(shù)，入是X射線波長。下面就介紹一下在分析ZnO薄膜時常用到的幾種表征方法。(PLD)激光脈沖沉積技術簡稱為PLD，又稱為激光燒蝕(PLAPulsed laser ablation，是20世紀80年代后期，當脈沖寬度為幾個到幾十個納秒、瞬時功率可達GW級的準分子激光器出現(xiàn)后，才發(fā)展起來的一種制備高質量薄膜的真空物理沉積方法。如果繼續(xù)增大入射離子的能量E則會產(chǎn)生離子注入效應而使濺射率下降?！盀R射”這一物理現(xiàn)象是1852年英國物理學家格羅夫(William Robert Grove )在氣體放電實驗中發(fā)現(xiàn)的。研究人員對可見發(fā)光帶進行研究后認為ZnO中的綠光發(fā)射是由導帶附近的V。制備P型ZnO需要解決兩個主要的問題:一個是ZnO的自補償問題，一個是受主摻雜濃度問題[9]。由于ZnO所具有的這些優(yōu)異特性，使其在光探測器、表面聲波器件、透明電極、太陽能電池等光電子領域得到了廣泛的應用。第一章 ZnO薄膜概述 ZnO的基本性質 ZnO的物理化學性質氧化鋅(英文:Zinc Oxide)，俗稱鋅白，化學式為ZnO，是鋅的一種氧化物。 RF magnetron sputterin。不同元素摻雜于ZnO，可以改善其光學性能。但是高質量的摻雜ZnO薄膜是獲得優(yōu)異光學性能的前提，而且摻雜元素濃度的不同又是決定其質量好壞的關鍵因素。同理，以O原子為中心與周圍最近的四個Zn原子也構成一個OZn46+正離子配位四面體。還有學者認為n型導電的主要來源是ZnO中的H雜質，Detlev等人利用霍爾測量和電子順磁共振證明了H在ZnO中的施主作用。Corso等人利用全電子模型解釋了ZnO中的壓電特性。ZnO薄膜以其性能優(yōu)異、價格低廉，制備方法多樣、工藝相對簡單等突出優(yōu)勢，被廣泛應用于民用和軍事領域。磁控濺射技術是在普通直流(射頻)濺射技術的基礎上發(fā)展起來的。論文中采用磁控濺射技術制作本征ZnO薄膜，通過優(yōu)化薄膜生長條件，得到了透射率、電導率較好的薄膜。(2)PLD法在控制摻雜、生長平滑的多層薄膜和厚度均勻性等方面都比較困難。1912年，勞厄(Laue)等人提出，當波長與晶體的晶格常數(shù)相近的X光通過晶體時會發(fā)生衍射現(xiàn)象。晶體衍射X射線的方向，與構成晶體的晶胞大小、形狀以及入射X射線波長有關[16]。 a真空室 b循環(huán)致冷水箱 c總控電源