【正文】 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。不同元素摻雜于ZnO，可以改善其光學(xué)性能。本文按照一定配比制備了LaAlZnO靶材，并采用磁控濺射法在170W的濺射功率下制備薄膜樣品。討論退火溫度對原子間距和結(jié)晶性能的影響等性質(zhì)的影響。利用X射線衍射(XRD)對薄膜進行測試，測試結(jié)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。關(guān)鍵詞：ZnO薄膜；磁控濺射；XRD；結(jié)晶性能；退火處理AbstractBecause ZnO films have excellent optical performance, so it bees a popular topic in recent time. ZnO has attracted great interest for its wide band gap () and relatively large exciton binding energy (60meV) at room temperature (RT). It has been regarded as one of the most promising candidates for the next generation of ultraviolet (UV) lightemitting diodes (LED) and lasing devices(LD) operating at high temperatures and in harsh of the advantages in structure, electrical and optical propertie as wel as various methods for synthesizing ZnO thin films, such as megnetron sputtering, pulsed laser deposition, metalorganic chemical vapor deposition, spray pyrolysis, molecular beam . methods, ZnO thin films have widely applications in photodetectors, surficial acoustic devices, transparent electrodes, solar cells and so on. Doping different elements into ZnO can improve the optical properties ,and preparation of highquality doped ZnO films achieving these applications bees more significant.This article prepareds LaZnO target in accordance with a certain ratio,and using magnetron sputtering method prepared film samples under the sputtering power 170W . The samples is measured by XRD under different annealing conditions. Discuss the impact of annealing temperature on properties of atomic distance and crystal properties,etc. The detailed contents are as follows:Use magnetron sputtering deposited LaAlZnO film on cover glass substrate,the temperature of growth is 400℃, after sputtered the films were annealed on 400℃, 500℃ and 570℃. Test the films by Xray diffraction (XRD) , the test results are: LaAlZnO film samples annealed at 500℃ and 570℃ have a good (002) Caxis preferred orientation. In a certain temperature range (002) diffraction peak intensity of the direction gradually increased with annealing temperature increased, FWHM bees smaller, the crystallinity increases, Atomic space decreases(the lattice constant quantitative bees small),so make the crystal quality for better.Key Words: ZnO thin films。 XRD。 Annealin目 錄引 言 1第一章 ZnO薄膜概述 2 ZnO的基本性質(zhì) 2 ZnO的物理化學(xué)性質(zhì) 2 ZnO的基本結(jié)構(gòu) 2 ZnO的能帶結(jié)構(gòu) 3 ZnO的電學(xué)性質(zhì) 5 ZnO的壓電性能 5 ZnO的受激發(fā)射 6 ZnO的氣敏性能 6 綜述 7 ZnO主要制備原理介紹 7 磁控濺射(Sputtering) 7(MOCVD) 9(PLD) 9 ZnO主要表征技術(shù)原理介紹 10 X射線衍射技術(shù)(XRD) 11 霍爾效應(yīng) 13第二章 實驗過程 14 實驗儀器 14 磁控濺射儀 14 退火爐 15 X射線衍射儀 15 濺射實驗過程 16 襯底的清洗 16 濺射實驗步驟 16 退火介紹 17 什么是退火 18 退火的目的 18 退火在半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用 18第三章 測試現(xiàn)象及結(jié)果分析 19 分析原理 19 LaAlZnO薄膜退火處理 19 討論與結(jié)果 19 退火溫度對薄膜結(jié)晶特性的影響 19 退火溫度對薄膜原子間距的影響 20 摻雜元素對薄膜晶格常數(shù)的影響 22結(jié) 論 23參考文獻 24謝 辭 26引 言近年來，ZnO薄膜一直是人們關(guān)注的熱點。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。但是高質(zhì)量的摻雜ZnO薄膜是獲得優(yōu)異光學(xué)性能的前提，而且摻雜元素濃度的不同又是決定其質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。由于ZnO薄膜在晶格、光電、壓電、氣敏、壓敏等許多方面具有優(yōu)異的性能，近30多年來圍繞著ZnO薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、物化性能、成膜技術(shù)以及相關(guān)的器件開發(fā)等展開了廣泛且深入的研究[2]。對于ZnO半導(dǎo)體材料，晶體結(jié)構(gòu)中的本征缺陷及摻雜都能顯著影響其電子結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)，從而對其導(dǎo)電性能、發(fā)光性能、化學(xué)敏感及磁性產(chǎn)生較大改變。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(zhì)的影響有著重要的意義，既是材料和物理學(xué)科基礎(chǔ)研究的需要，又有在前沿科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。討論退火溫度對薄膜結(jié)晶特性的影響。純凈的ZnO粉末為白色，無味無生物毒性。 氧化鋅粉末 ZnO的基本結(jié)構(gòu)ZnO晶體的穩(wěn)態(tài)相為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，空間群為C6v4 = P63mc。晶胞中以Zn原子為中心與周圍最近的四個。同理，以O(shè)原子為中心與周圍最近的四個Zn原子也構(gòu)成一個OZn46+正離子配位四面體。從(001)方向看，由于ZnO按照AaBbAaBb式排列，導(dǎo)致其具有一個O極化面[用(001)面表示]和一個Zn極化面[用(001)面表示]，實驗表明ZnO (001)面的表面自由能最低，在平衡狀態(tài)下是光滑面，因此ZnO具有強烈的(001)面擇優(yōu)取向生長的特性，稱為c軸擇優(yōu)取向性。其中z方向與c軸平行。 ZnO能帶結(jié)構(gòu)圖ZnO是IIVI族直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有較大的激子束縛能(60meV )，比室溫?zé)犭x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(dǎo)的激射閾值比依靠電子一空穴等離子體復(fù)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(yīng)于近紫外368 nm。與GaN相比，ZnO的自由激子束縛能(60meV)遠高于GaN(25meV)，這使ZnO可以在室溫甚至更高溫度下實現(xiàn)受激發(fā)射；ZnO比Ga