半导体(ZnO)薄膜射频磁控溅镀工艺控制参数研究

氧化锌(ZnO)是一种用途广泛用途的新型半导体材料,具有优良的电学和光学特性,是制备半导体发光器和半导体激光器的理想材料。其制备方法有很多,射频磁控溅镀法因膜层结构均匀、致密、性能良好而被广泛应用。本文研究了溅镀压力、氧气浓度、溅镀功率和基板温度对溅镀工艺的影响,得出了最佳控制参数,对溅镀工艺的提高,氧化锌(ZnO)薄膜电气性能的提升具有积极意义。

磁控溅镀法制备Al掺杂ZnO薄膜的特性分析

以射频磁控溅镀法在柔性聚碳酸酯基板上成长Al掺杂ZnO薄膜,利用XRD、AES、霍尔效应测试仪及单色分光计测量分析Al靶功率对薄膜光电特性的影响.XRD分析表明所有薄膜的衍射峰皆以(002)面为主,Al靶功率为25 W时(002)面衍射峰强度最大,此时薄膜结晶性最佳;AES分析表明随着Al靶功率的增大,Al含量由0 at.%增至18.01 at.%,Zn含量则由72.51 at.%降至38.39 at.%,而O含量没有太大变化,这说明Al可以取代ZnO中Zn的位置;霍尔效应测量表明Al靶功率为25 W时电阻率最小,约为7.75×10^-4Ω·cm,而载子浓度及其迁移率则达到最大,分别约为9.35×10^20 cm^-3与8.64 cm^2/(V·s);分光计测量表明薄膜在可见光区的平均透射率可约达90%以上,说明本研究制备的Al掺杂ZnO薄膜是具有高透射率的透明导电薄膜.

氧化锌铝镓透明导电薄膜制备工艺的优化

将氧化锌掺杂铝和镓制成的靶材通过射频磁控溅镀的方式沉积在玻璃基板上。用四点探针法测量了薄膜的电阻率,用紫外可见光谱仪测量其透光率。采用田口法和灰关联分析法得到制备电阻率较低且透光率较高的薄膜的最佳工艺参数为:射频功率90 W,基板温度200℃,沉积时间45 min,制程压力1.333 Pa。溅镀后在溅镀腔体里以石英灯管加热至400℃退火,最终薄膜的电阻率可达4.65×10^(−3)Ω·cm,在可见光区内的透光率为90%。

退火温度对Cr掺杂ZnO薄膜的微结构与机械性能的影响研究

本研究利用射频磁控溅镀法在玻璃基板上制备3 at.%的Cr掺杂ZnO薄膜,再以300℃～500℃温度退火处理25 mins,并探讨了退火温度对Al掺杂ZnO薄膜的微观结构与机械性能的影响.微观结构分析结果表明Cr掺杂ZnO薄膜的结晶方向为(002),且沿(002)方向的成长随退火温度升高而越加明显,但薄膜的表面却随退火温度升高而变得越来越粗糙.机械性能分析结果揭示晶粒尺寸随退火温度升高而增大,导致差排原子的动能随之降低,致使Cr掺杂ZnO薄膜的硬度随退火温度升高而增大,但对其对杨氏模量却没有太大的影响;此外,Cr掺杂ZnO薄膜的耐磨性与韧性均随退火温度升高而增强,表明退火处理对该薄膜的抗塑性形变能力有很大帮助.

Fe掺杂对Ba_0.5Sr_0.5TiO_3薄膜微观结构与电学性质的影响研究

笔者利用射频磁控溅镀法在Pt/SiO2/Si(100)基板上制备出Fe掺杂量分别为0、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%及5.0%的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜,并讨论了Fe掺杂含量对其微观结构结与电学性质的影响。由XRD分析可知,Fe掺杂对Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的晶体结构并无较大的影响;从SEM结果则可得出,微量Fe掺杂时薄膜较为致密,且晶粒大小较一致。电性结果表明,掺Fe薄膜的相对介电常数和电容均呈现下降趋势,且Fe掺杂含量分别为0.5%、1.0%及2.0%时薄膜具有较小的漏电流密度。

SiO2奈米绝缘层对GaAs/Ge异质结构特性之影响

本论文主要探讨SiO2奈米绝缘层对GaAs/Ge异质结构光电特性的影响之研究。本实验主要探讨分为三部分,其一是探讨以射频磁控溅镀技术所成长之砷化镓薄膜磊晶质量及特性分析;其二为透过薄膜分析GaAs/Ge和GaAs/SiO2/Ge两种异质结构,讨论SiO2厚度变化对组件结构的影响;其三则是探讨GaAs/SiO2/Ge异质结构的光电特性。在GaAs/SiO2/Ge的异质结构中,除了大约在53?的GaAs绕射峰之外,大约在52?则有另一个强度很强的绕射峰出现,该绕射峰应为氧化镓(Ga2O3),晶向为(024),推测应属SiO2的氧(O2)及GaAs的镓(Ga)所反应之生成物。当沉积时间增加时,GaAs的绕射峰强度减弱,Ga2O3的绕射峰强度增强,可能是SiO2引进氧形成Ga2O3,而造成砷的自生点缺陷(native point defect)增加所导致。在照光的情形下,在GaAs的膜层中之砷的自生点缺陷会捕捉光生电子,造成光电流减少,进而影响GaAs/SiO2/Ge异质结构的光特性。