【正文】 生長的薄膜均勻性較好，適合工業(yè)生產(chǎn)。與其它沉積技術(shù)相比，MOCVD技術(shù)有著如下優(yōu)點:(1)可以精確控制薄膜組分、摻雜濃度和厚度等參數(shù)。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(yīng)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(yīng)，最終在襯底表面形成反應(yīng)產(chǎn)物。(MOCVD)金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)又稱為金屬有機化合物氣相外延(MOVPE )。(5)生長成本低廉，適合于大面積生長。(3)生長速度快。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。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(yīng)而使濺射率下降。入射離子能量大小對濺射率的影響比較顯著，當入射離子的能量高于濺射閾值時，才一會發(fā)生濺射現(xiàn)象。濺射率決定了薄膜生長速度的快慢，在很大程度上也決定著薄膜的質(zhì)量，而其數(shù)值則要受入射離子的種類、入射角、能量、靶材類型、晶格結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)及升華熱大小等因素影響。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(zhì)以分子和分子團的形式濺射出來沉積到基片上形成薄膜。為了提高成膜速率和降低工作氣壓，在靶材的背面加上了磁場，這就是最初的磁控濺射技術(shù)。早期的直流(射頻)濺射技術(shù)有許多缺陷，例如生長的ZnO薄膜一般為多晶膜，生長質(zhì)量相對較低，并且需要高壓(210Pa)裝置，成膜速率較低。根據(jù)靶材在沉積過程中是否發(fā)生化學變化，可以分為普通濺射和反應(yīng)濺射。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。“濺射”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。隨著ZnO薄膜制備技術(shù)的不斷改進，ZnO薄膜的質(zhì)量也越來越高。不同的制備方法和工藝條件對薄膜的結(jié)構(gòu)特性和光電性質(zhì)有著很大的影響。 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(zhì)量的ZnO薄膜。隨著研究工作的不斷深入，ZnO薄膜必將得到更廣泛的應(yīng)用。 綜述ZnO薄膜集合了紫外受激發(fā)射、透明導電、氣敏、壓電、作為GaN的緩沖層、濕敏等特性于一體。而當薄膜放入某些氣體中時，吸附的氧會與這些氣體發(fā)生反應(yīng)，晶界處脫附，薄膜電阻率降低。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。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。(2)能帶與缺陷能級及缺陷與缺陷之間的躍遷發(fā)光，包括導帶底到缺陷能級、缺陷能級到價帶頂以及不同類型的缺陷能級之間的躍遷等。室溫下的ZnO熒光光譜會在380nm附近出現(xiàn)一個與激子相關(guān)的發(fā)射峰。 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作為優(yōu)良的壓電材料在超聲換能器，Bragg偏轉(zhuǎn)器，頻譜分析器，高頻濾波器等方面具有廣泛的應(yīng)用。在所有四面體結(jié)構(gòu)的半導體中，ZnO具有最高的壓電系數(shù)(e33=)。沿c軸方向?qū)nO施加外加寸，其內(nèi)部正負電荷中心會發(fā)生相對位移導致兩端出現(xiàn)符號相反的束縛電荷[10]。 ZnO的壓電性能壓電性是指電介質(zhì)在壓力作用下發(fā)生極化而在兩端出現(xiàn)電位差的性質(zhì)。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]。n型摻雜時馬德隆能降低，所以容易進行；而P型摻雜使馬德隆能增加，造成P型摻雜比較困難。在ZnO中，Zn的負電性()與O的負電性()，因此ZnO是一種離子晶體。 ZnO薄膜的P型摻雜是制作ZnO基光電器件的關(guān)鍵。由于ZnO本身存在的淺施主能級，使ZnO的n型摻雜變得容易，ZnO的n型摻雜主要以III族為主(如B、Al、Ga、In等)，摻雜后，ZnO的電阻率可降低至104Ω?cm數(shù)量級。Fumiyasa等人經(jīng)過理論計算后認為Vo和Zni都對ZnO的n型導電起作用。Look等人利用高能電子輻照實驗證明了Zni是ZnO中主要的淺施主，其能級位于導帶下30meV?！?ZnO材料的基本性質(zhì)[6]物理參數(shù)符號數(shù)值晶體結(jié)構(gòu)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(zhì)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(zhì)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。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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。寬禁帶半導體中ZnO與GaN具有相近的晶格常數(shù)和禁帶寬度[4]。因此在價帶極大和導帶極小附近，等能面都是以c軸為主軸的橢球面。 ZnO纖鋅礦結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO是由一系列的O原子層和Zn原子層構(gòu)成的雙原子層堆積起來的[3]。原子構(gòu)成一個ZnO46負離子配位四面體。對于六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO，晶格常數(shù)a=，c=，c/a =，配位數(shù)為4:4。 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。第一章 ZnO薄膜概述 ZnO的基本性質(zhì) ZnO的物理化學性質(zhì)氧化鋅(英文:Zinc Oxide)，俗稱鋅白，化學式為ZnO，是鋅的一種氧化物。本文就要在170W的濺射功率下制備的LaAlZnO靶材薄膜樣品，對樣品進行在不同退火溫度下的XRD測定。例如，A13+等III族金屬離子的摻入能將ZnO的電阻率降低3至5個數(shù)量級，可用于太陽能電池中的透明導電窗口；Sn、Gu、In及貴金屬或稀土元素的摻雜有助于提高其氣敏、濕敏性能，提高器件靈敏度，降低器件的工作溫度；MnO、CoO、Sb2OCr2OBi2O3是ZnO壓電陶瓷晶相中不可缺少的組成部分,用于提高非線性系數(shù)增加材料的穩(wěn)定性；過渡族金屬離子Fe3+, Ni2+, Co2+等取代ZnO晶格中Zn的位置，形成稀濃度磁性半導體(DMS )，理論計算及實驗證明某些磁性摻雜的ZnO具有室溫鐵磁性，為磁量子信息儲存、磁量子光學器件的發(fā)展提供了材料基礎(chǔ)。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(yīng)用，在紫外探測器、LED、LD等諸多領(lǐng)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(yīng)用前景。幾乎所有沉積薄膜的方法都被用于制備ZnO薄膜，這些方法包括溶膠一凝膠法、金屬有機化學氣相沉積法、濺射法、電子等離子體濺射法以及脈沖激光沉積法等。具有良好的c軸取向，這使得ZnO具有優(yōu)良的光學性能。ZnO是一種具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的直接帶隙寬禁帶IIVI族化合物半導體材料，比傳統(tǒng)半導體材料的禁帶寬度更寬[1]。 Crystallizatio。 RF magnetron sputterin。在一定溫度范圍內(nèi)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(jié)晶度增大，晶粒尺寸逐漸增大，原子面間距減?。淳Ц癯Ａ孔冃。?從而使晶體質(zhì)量變好。具體內(nèi)容如下：利用磁控濺射法在蓋玻片襯底上沉積了LaAlZnO薄膜，生長溫度為400℃,濺射后對薄膜進行了400℃、500℃和570℃退火處理。對樣品在不同退火條件下進行XRD測定。而制備高質(zhì)量摻雜的ZnO薄膜對于實現(xiàn)以上的這些應(yīng)用具有重要意義。由于ZnO在結(jié)構(gòu)、電學和光學性質(zhì)等方面有很多優(yōu)點，并且ZnO薄膜的制作方法很多，如磁控濺射(Magnetron Sputtering)、脈沖激光沉積(PLD)、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、噴霧熱解(SP)、分子束外延(MBE)等，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器件領(lǐng)域有很大的發(fā)展前景。摘 要ZnO薄膜由于具有優(yōu)異的光學性能，成為近年來的研究熱點。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