磁控溅射技术制备ZnO透光薄膜

磁控溅射法制备ZnO薄膜

第31卷第5期

2007年10月

南昌大学学报(理科版)

JournalofNanchangUniversity(NaturalScience)Vo.l31No.5

Oct.2007

文章编号:1006-0464(2007)05-0452-04

磁控溅射技术制备ZnO透光薄膜

俞振南,姜乐,熊志华,郑畅达,戴江南,江风益

(南昌大学教育部发光材料与器件工程研究中心,江西南昌 330031)

摘要:采用RF磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了择优取向的ZnO薄膜;通过台阶仪、X射线衍射技术、原子力显微镜和分光光度计分别测量了不同溅射功率条件下淀积的ZnO薄膜厚度(淀积速率)、结晶质量、表面形貌与粗糙度、透光光谱,报道了该薄膜结晶质量、薄膜粗糙度与其在可见光区透光率的关系。关键词:ZnO;磁控溅射;透光光谱;粗糙度;溅射功率中图分类号:O782+ 9 文献标识码:A

ZnO属于一种宽禁带半导体材料,可望应用于

短波长光电器件中作为激活材料或透光窗口材料或透明电极材料

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陶瓷靶纯度为99.9%,直径为102mm,厚度5mm;衬底为20mm 20mm 1mm普通载玻片,制备前用浓硫酸、双氧水、丙酮、乙醇及去离子水清洗衬底,然后用高纯N2吹干;溅射前设备真空度抽至10Pa,然后通入高纯Ar(99.999%)为溅射气氛,对靶进行预溅射10min,以清除靶表面的粘污,使系统达到稳定状态;然后将玻璃衬底移至靶正上方50mm处,衬底没有加热,溅射功率分别为100,150,200,250,300W。

为了研究溅射功率对淀积速率的影响,对不同功率固定溅射时间下制备的ZnO薄膜样品a、b、c、d、e进行套版光刻,并用稀盐酸进行腐蚀制作出用于厚度测量的台阶,然后采用本实验室拥有的Vec co公司生产的Daktak6M台阶仪测量薄膜厚度,计算出淀积速率。根据所确定的淀积速率,通过控制溅射时间得到不同功率条件下厚度均为100nm的编号分别为A、B、C、D和E的5个ZnO样品。采用本校拥有的英国Bede公司生产的D1型X射线衍射仪(CuK , =1.54056 )对该5个样品的结晶质量进行了分析。利用AJ- a型的原子力显微镜分析了该薄膜的表面形貌特征及粗糙度。利用Lamb da-900分光光度计测量了该薄膜在300~800nm波长区间的透光光谱,以研究不同溅射功率对ZnO透光性能的影响。

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。制备ZnO薄膜的方法很多,如

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溅射法,脉冲气相沉积(PLD),化学气相沉积

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(CVD),分子束外延(MBE),金属有机化学气相沉积(MOCVD)等。溅射法因设备简单、

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制备成本低被广泛的采用。

由于ZnO在增透膜和透明电极方面有广泛的应用前景,已有一些课题组报道了关于ZnO薄膜的

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透光性能的研究结果。SinghS等人利用反应磁控溅射的方法来制备ZnO薄膜,研究了不同衬底温度对透光性能的影响,结果为提高衬底温度提高了

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