微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO薄膜

低温沉积薄膜技术在制作先进的微电子学器件和集成多功能传感器方面非常重要。最近,应用微波电子回旋共振(ECR)等离子体溅射法沉积成高性能、高沉积速率和低基片温度的ZnO薄膜。本文叙述应用微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO膜的制法及其性能。     

基片温度对脉冲激光沉积ZnO薄膜性质的影响

本文基于脉冲激光沉积(PLD)方法,利用光谱物理GCR-170型脉冲激光器Nd:YAG的三次谐波,实验上完成了在Al2O3(0001)基片上生长了ZnO薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、光致发光(PL)谱和光学透射谱对不同基片温度下沉积的ZnO薄膜的表面形貌和光学特性进行研究.结果表明,沉积时的基片温度对ZnO薄膜的结构和特性有显著影响.在基片温度为500℃时沉积的ZnO薄膜结构致密均匀,并表现出很强的紫外发射.通过紫外一可见透射光谱的测量,讨论了沉积时的基片温度对ZnO薄膜光学透射率的影响.     

射频溅射法生长ZnO薄膜的参数研究

以ZnO陶瓷为溅射靶材,通入纯氩气,使用射频溅射法在玻璃基片上制备ZnO薄膜,研究了气体压强、基片温度、溅射功率等对薄膜性质的影响。通过XRD及原子力显微镜(AFM)等检测得出制备C轴(002)ZAO薄膜的最佳工艺条件为:溅射压强0.4Pa;溅射功率200W;基片温度300℃。     

温度对飞秒激光沉积ZnO/Si薄膜的结构和性能的影响

通过飞秒脉冲激光(50 fs,800 nm,1 kHz,2 mJ)沉积技术在n型Si(100)单晶基片上制备了ZnO薄膜.详细研究了基片温度变化以及退火处理对ZnO薄膜的结构、表面形貌及光学性质的影响.X射线衍射(XRD)结果表明,不同温度下(20~350℃)生长的ZnO薄膜具有纤锌矿结构,并且呈c轴择优取向;当基片温度为80℃时,薄膜沿(002)晶面高度择优生长;当基片温度为500℃时薄膜沿(103)晶面择优生长,场发射扫描电子显微镜(FEEM)结果表明薄膜呈纳米晶结构,并观察到了ZnO的六方结构.进一步通过透射光谱的测量讨论了基片温度及退火处理对ZnO薄膜光学透射率的影响,结果表明退火后薄膜的透射率增大.     

溅射压强对直流磁控溅射制备ZnO:Ga透明导电薄膜特性的影响

通过直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了掺镓ZnO(ZnO:Ga)透明导电薄膜,研究了溅射压强对ZnO:Ga透明导电薄膜结构、形貌和电光学性能的影响.X射线衍射结果表明,所制备的ZnO:Ga薄膜具有C轴择优取向的六角多晶结构.SEM测试表明,ZnO:Ga薄膜的形貌强烈依赖于沉积压强的变化.沉积的ZnO:Ga薄膜最低电阻率可达4.48×10-4Ω·cm,在可见光范围内平均透射率超过90%.     

用RF同轴磁控溅射技术制作C轴择优取向ZnO薄膜

ZnO薄膜是一种性能优良的多功能电子材料,用途十分广泛。本文介绍了我所研制的RF同轴磁控溅射装置及成膜技术。用此设备已制作出c轴择优取向的ZnO薄膜,并经各种检测证明膜质优良。用这种技术溅射制作的ZnO薄膜彩电中频滤波器性能良好,完全满足器件要求。本装置制作的薄膜膜厚均匀区宽、膜质好,不仅适用于ZnO薄膜的小批量生产,也可用于溅射沉积其它各种介质膜和金属膜。     

多层式金刚石膜上沉积ZnO薄膜的研究

提出了一种制作ZnO/金刚石/硅结构声表面波器件的新工艺。利用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,通过逐次调整气压、碳源浓度等生长参数,在硅基片上沉积了晶粒尺寸逐层减小的、光滑的多层式金刚石薄膜,表面粗糙度低于20 nm,厚度大于35μm。在金刚石膜上制作了线宽为8μm的IDT电极。尝试利用射频(RF)磁控溅射法在制备的多层式金刚石膜上生长ZnO薄膜,X-射线衍射(XRD)结果表明,当衬底温度(Th)为250℃、气压(P)为0.4 Pa时,在多层式金刚石薄膜衬底上可沉积高度c轴取向的ZnO薄膜,电阻率接近106Ω.cm,满足制作声表面波器件对衬底材料的要求。     

RF溅射ZnO薄膜工艺与结构研究

通过RF磁控溅射在Si(100)基片上制备了ZnO薄膜,并研究了磁控溅射中各生长参数,如衬底温度、氧分压及后处理工艺等因素对ZnO薄膜微结构、表面形貌与结晶取向的影响。结果表明:溅射温度和氧分压对薄膜的微结构与择优取向有很大的影响,并对不同的溅射工艺进行了分析比较,从而确定了最佳溅射及后处理条件:RF溅射温度小于300℃,功率为50W,ψ(Ar:O2)为20:5,退火温度550~600℃,并获得了c轴择优取向的ZnO薄膜。     

ZnO单晶薄膜光电响应特性

对采用MOCVD方法沉积的ZnO单晶薄膜的欧姆接触特性、光电特性进行了研究,并对比研究了射频溅射沉积SiO2抗反射膜对ZnO薄膜I-V、光电特性的影响.实验结果表明,非合金Al/ZnO金属体系与n型ZnO形成了良好的欧姆接触,溅射沉积SiO2在ZnO表面引入了载流子陷阱,影响I-V特性,延长了光响应下降时间.ZnO单晶薄膜光电导也具有时间退化现象.     

直流二极反应溅射沉积透明ZnO薄膜

以锌条为溅射靶、普通空气为溅射和反应气体，采用简单的离子溅射仪在玻璃衬底上用直流二极反应溅射法沉积了高度c轴取向的透明ZnO薄膜。通过扫描电镜、X射线能量色散谱、X射线能量色散谱、X射线衍射和椭圆偏振测厚仪等手段对沉积样品进行了分析和表征，研究了薄膜结构、折射率n和相对介电常数εr与沉积工艺间的关系，并对结果进行了简要讨论。     

射频磁控溅射掺氮ZnO薄膜的制备与表征

以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法,在衬底温度为450℃、混合气体压强为1.3Pa的条件下,在石英玻璃和抛光单晶硅衬底上沉积了一系列呈六角纤锌矿结构、沿(0002)晶面高度取向生长的ZnO薄膜.利用X射线衍射、四探针、原子力显微镜、吸收光谱和光致荧光光谱等实验分别对薄膜样品的晶体结构、表面形貌和光电特性进行了分析表征.结果表明,氮对ZnO薄膜的缺陷有明显的钝化作用,气体组分、溅射功率是影响ZnO薄膜沿C轴择优取向生长、结构特征和光电性质的重要因素.     

脉冲激光沉积法制备ZnO基薄膜研究进展

作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ半导体材料,ZnO具有优良的光学和电学性能,在紫外光发射器件、自旋功能器件、气体探测器、表面声波器件等领域有着广阔的应用前景.首先介绍了ZnO材料和脉冲激光溅射法的一些相关内容,然后从材料制备角度着重阐述了目前利用脉冲激光沉积法(PLD)制备ZnO基薄膜的若干重要研究方向,例如p型掺杂、p-n结的制备、Mg掺杂、Cd掺杂和磁性离子掺杂等.     

溅射压强对直流磁控溅射制备ZnO:Ga透明导电薄膜特性的影响

通过直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了掺镓ZnO(ZnO:Ga)透明导电薄膜,研究了溅射压强对ZnO:Ga透明导电薄膜结构、形貌和电光学性能的影响.X射线衍射结果表明,所制备的ZnO:Ga薄膜具有C轴择优取向的六角多晶结构.SEM测试表明,ZnO:Ga薄膜的形貌强烈依赖于沉积压强的变化.沉积的ZnO:Ga薄膜最低电阻率可达4.48×10-4Ω·cm,在可见光范围内平均透射率超过90%.     

Ar气压对射频磁控溅射铝掺杂ZnO薄膜特性的影响

在Corning 1737玻璃衬底上射频磁控溅射沉积了铝掺杂ZnO薄膜(ZnO∶Al).薄膜沉积在衬底温度250℃、溅射功率100W和纯氩气氛中进行.通过在0.2～3.2Pa范围改变溅射氩气氛压力pAr,研究了不同pAr对样品的晶体结构、电学特性、光学特性和表观形貌的影响.利用X射线衍射(XRD)、透射和反射谱测量、扫描电子显微镜(SEM),发现不同pAr下ZnO∶Al薄膜都具有垂直于衬底C轴择优取向.在可见光谱范围,pAr对透过率的影响非常小,薄膜的平均透过率大于83%,但红外透过率与薄膜的电阻率成正比.在较低的溅射气压下(pAr=0.2Pa)获得的薄膜电阻率最小,对应有大的光学带隙(3.61eV).随着pAr的降低,晶粒尺寸增大.pAr对ZnO∶Al薄膜的表观形貌有显著的影响.     

Ar气压对射频磁控溅射铝掺杂ZnO薄膜特性的影响

在Corning 1737玻璃衬底上射频磁控溅射沉积了铝掺杂ZnO薄膜(ZnO∶Al).薄膜沉积在衬底温度250℃、溅射功率100W和纯氩气氛中进行.通过在0.2～3.2Pa范围改变溅射氩气氛压力pAr,研究了不同pAr对样品的晶体结构、电学特性、光学特性和表观形貌的影响.利用X射线衍射(XRD)、透射和反射谱测量、扫描电子显微镜(SEM),发现不同pAr下ZnO∶Al薄膜都具有垂直于衬底C轴择优取向.在可见光谱范围,pAr对透过率的影响非常小,薄膜的平均透过率大于83%,但红外透过率与薄膜的电阻率成正比.在较低的溅射气压下(pAr=0.2Pa)获得的薄膜电阻率最小,对应有大的光学带隙(3.61eV).随着pAr的降低,晶粒尺寸增大.pAr对ZnO∶Al薄膜的表观形貌有显著的影响.     

直流反应磁控溅射ZnO薄膜

本文叙述有关锌靶和100％氧气的新反应磁控溅射工艺。由于在钟罩周围采用了一种螺线管线圈提高了平行于靶表面的漏磁力线分量。在十分高沉积速率(10微米/小时)下可在玻璃基片上制得高取向ZnO薄膜(C-轴取向)。ZnO薄膜的特性由X-射线衍射,反射电子衍射以及扫描电镜照片(SEM)确定。在0.2-0.4毛高氧压中得到了优质取向ZnO薄膜。这种溅射系统比目前其他溅射系统更为方便。     

高可靠ZnO薄膜SAW TV奈氏滤波器

本报告叙述ZnO薄膜SAW TV接收机奈氏(Nyquist)滤波器及TV台解调器.滤波器由层状结构组成.溅射ZnO压电薄膜沉积在硼硅玻璃基片上,Al叉指电极插在ZnO膜和玻璃基片之间,而Al对向电极沉积在ZnO膜表面 ZnO膜的厚度大约是SAW波长的3%,变迹用改变对向电极形状来实现.找到了降低TV-VIF滤波器不可避免的插入损耗的先进的SAW设计,因此VIF级可以在没有任何前置放大器的情况下工作.精确的设计实现TV台的标准解调器;在通带内振幅平坦度0.05dB而群延迟波纹为10ns,这些滤波器显示出10ppm/℃和100ppm/25,000小时的漂移这样极好的频率稳定性.这种SAW滤波器目前正在生产.     

溅射功率对AlN/ZnO薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法以ZnO为缓冲层在Si衬底上制备了AlN/ZnO薄膜。利用台阶仪、X线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN/ZnO薄膜的厚度、结构及表面形貌进行测试表征。结果表明,不同溅射功率下生长的AlN薄膜都沿(002)择优生长,且随着功率的增大,薄膜的沉积速率增加,晶粒长大,AlN薄膜的(002)取向性变好。同时还利用扫描电子显微镜(SEM)对在优化工艺下制得AlN/ZnO薄膜断面的形貌进行表征,结果显示AlN薄膜呈柱状生长。     

Al薄膜对(002)ZnO/Al/Si结构基片中ZnO薄膜特性影响的实验研究

采用射频磁控溅射法沉积制备了(002)ZnO/A l/Si复合结构。研究了Al薄膜对(002) ZnO/Al/Si复合结构的声表面波器件(SAWD)基片性能影响以及当ZnO 薄膜厚度一定时的Al膜最佳厚度。采用X射线衍射(XRD)对Al和ZnO薄膜进行了结构表征 ,采用 扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜进行表面形貌表征,并从薄膜生长机理角度进行了分析。结果 表明,加Al薄膜有利于ZnO薄膜按(002)择优取向生长,并且ZnO 薄膜的结晶性能提高;与(002)ZnO/Si结构基片相比,当Al薄膜 厚为100nm时,(002)ZnO/Al/Si结构中ZnO薄 膜的机电耦合系数提高 了65%。     

Au薄膜溅射功率对ZnO/Au复合薄膜质量的影响

在ZnO薄膜上采用不同溅射功率制作了Au薄膜,研究不同溅射功率对Au膜成膜速率、结晶质量和结合力的影响,表明在本实验中100 W功率下Au膜的成膜质量比较好。同时对ZnO薄膜电阻的影响进行了研究,结果表明溅射功率越高,ZnO导通的可能性越大,通过实验,溅射工艺在100 W下制备的Au薄膜对ZnO电阻影响最小。