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偏压对磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学的影响

付伟佳 , 刘志文 , 谷建峰 , 刘明 , 张庆瑜

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J1077.2009.00602

利用反应射频磁控溅射技术，通过对基体施加负偏压溅射ZnO薄膜，探讨了固定偏压下ZnO薄膜的表面形貌随沉积时间的演化以及不同偏压对ZnO薄膜表面形貌的影响. 研究结果表明，在-100V的偏压下，随着沉积时间的增加，ZnO薄膜的表面岛尺寸不断减小，密度逐渐变大. ZnO在基片表面成核过程中的本征缺陷成核阶段和轰击缺陷成核阶段的生长指数分别为(0.45±0.03)和(0.22±0.04)，低速率成核过程基本消失；随着偏压增大，表面岛的尺寸变大，表面起伏增加. 偏压不但可以改变ZnO薄膜的成核和生长过程，而且影响薄膜的晶体取向.

关键词: ZnO薄膜 , reactive radio-frequency magnetron sputtering , bias , morphological analysis

氧分压对磁控溅射ZnO薄膜生长行为和光学特性的影响

刘明 , 魏玮 , 曲盛薇 , 谷建峰 , 马春雨 , 张庆瑜

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01096

采用反应射频磁控溅射方法, 在Si(001)基片上制备了具有高$c$轴择优取向的ZnO薄膜. 利用原子力显微镜、X射线衍射、透射光谱和室温光致荧光光谱等分析技术, 研究了氧分压对薄膜的表面形貌和光学特性的影响. 研究结果显示: 0.04～0.23Pa的氧分压范围内, ZnO薄膜存在三个不同的生长模式, 薄膜生长模式转变的临界氧分压分别位于0.04～0.08Pa和0.16～0.19Pa之间; 在0.16Pa以下时, ZnO薄膜的表面岛呈+c取向的竹笋状生长; 当氧分压>0.19Pa时, 薄膜的表面岛以-c取向生长为主; ZnO薄膜的折射率、光学带隙宽度以及PL光谱强度均随着氧分压的增大而增大, 氧分压为0.19Pa时, 薄膜的发光峰最窄, 其半峰宽为88meV.

关键词: ZnO薄膜 , reactive radio-frequency magnetron sputtering , morphological analysis , optical properties

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