C轴取向ZnO压电薄膜的制备

本文扼要叙述用直流溅射法制备具有较高电阻,C轴取向好的ZnO压电薄膜的方法.沉积条件为:溅射电流密度J=1.2—1.5毫安/厘米~2,溅射气压P=6×10~(-2)—1×10~(-1)毛,基片温度Ts=160—280℃,沉积速率V=0.1—0.4微米/小时,得到的薄膜洁净透明,分散度α<6°,偏离度M≤3°,电阻率ρv=105—10~7欧-厘米,粒度300—500埃.并探索了温度,基片位置,气体组分对薄膜性能的影响.     

激励剪切振动模式的ZnO压电薄膜的研制

本文介绍用于激励剪切振动模式的ZnO压电薄膜的制备方法、性能及应用前景.采用辅助阳极环,改变基片角度等的RF平面磁控溅射技术,在低气压、高速率的溅射条件下,制备出了c轴偏离基片法线40°,声速为2830m/s,机电耦合系数达到29—32%的ZnO压电薄膜.为制作微波复合谐振器和微波声换能器提供了性能优良的新型压电薄膜材料.     

退火处理对ZnO薄膜结晶性能的影响

研究了退火处理对ZnO薄膜结晶性能的影响.ZnO薄膜由直流反应磁控溅射技术制得,并在O2气氛中不同温度(200～1000℃)下退火,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对其结晶性能进行了研究,提出了一个较为完善的ZnO薄膜退火模型.研究表明:热处理可使c轴生长的薄膜取向性增强;随退火温度的升高,薄膜沿c轴的张应力减小,压应力增加;同时晶粒度增大,表面粗糙度也随之增加.在640℃的应力松弛温度(SRT)下,ZnO薄膜具有很好的c轴取向,沿c轴的应力处于松弛状态,晶粒度不大,表面粗糙度较小,此时ZnO薄膜的结晶性能最优.     

以铝作过渡层的c轴取向Si基ZnO晶体薄膜的生长及其肖特基二极管的研制

利用直流反应磁控溅射方法在金属Al过渡层上沉积了Si基ZnO晶体薄膜,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜和扩展电阻测试仪对ZnO薄膜的晶体质量和电学性能进行了分析.结果表明,ZnO薄膜具有高度的c轴取向,样品表明光洁、平整,薄膜与衬底之间有清晰的过渡区.在此ZnO薄膜上成功地制备了肖特基二极管的原型器件,室温下的I-V测试结果表明该Au/ZnO/Al肖特基二极管具有明显的整流特性.     

PLD法生长硅基ZnO薄膜的特性

用脉冲激光沉积法(PLD)在n型硅(111)平面上生长ZnO薄膜。XRD在2θ为34°处出现了唯一的衍射峰,半高宽仅0.85°;傅里叶红外吸收(FTIR)在413.08cm–1附近出现了对应Zn—O键的红外光谱的特征吸收峰;光致发光(PL)测量发现了位于330,368,417和467nm处的室温光致发光峰;SEM和TEM显示了薄膜的表面形貌以及结晶程度。ZnO单晶薄膜具有c轴取向高度一致的六方纤锌矿结构。     

磁控溅射ZnO薄膜

ZnO簿膜是一种优良的压电料材,广泛用于各种频段的声体波、声表面波和声光等器件中.本文概述了ZnO簿膜的应用前景、成膜技术.并简要介绍了磁控溅射的基本原理及特点.文章还介绍了用自行设计改装的R.F.平面磁控溅射装置制作C-轴取向ZnO簿膜的初步情况.采用这种装置得到了比常规R.F.二极溅射淀积速率高5倍的ZnO簿膜,C- 轴取向良好.溅射速率达2—4微米/小时,分散度б≤2°—4°,偏离度m≤1°—2°,P_v≥10~7欧姆-厘米.     

适用SAW器件的高C轴取向ZnO薄膜制备及性能分析

探讨了高性能ZnO薄膜的制备工艺,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和高阻仪对各种条件下制备的薄膜进行了表征分析。研究表明:在一定温度范围内随退火温度上升薄膜C轴取向性更优;同时O空位的填充、自由Zn原子的氧化使得薄膜电阻率提高至107Ω·cm数量级;600℃为最佳退火处理温度,600℃退火处理的ZnO薄膜粗糙度小(RMS为2.486nm),且晶粒均匀致密,表面平整,是适于制备声表面波(SAW)器件的高C轴取向、高电阻率及较平坦的ZnO薄膜。     

铜掺杂氧化锌薄膜的阻变特性

采用脉冲激光沉积法在SnO<,2>:F(FTO)衬底上制备了单一c轴取向生长的ZnO和ZnO:Cu薄膜,并对具有Au/ZnO/FTO和Au/ZnO:Cu/FTO三明治结构的器件进行了阻变特性测试.结果显示:两种器件在室温电场作用下均显示出双极可逆变阻特性;Cu掺杂使ZnO薄膜的开关比大幅增加,电流-电压曲线拟合结果显示...     

氧化锌薄膜生长与ZnO基薄膜晶体管制备

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长ZnO薄膜.XRD测试显示出(002)晶面的强衍射峰,表明生长的ZnO 薄膜是主度的c轴取向.基于 ZnO 薄膜基础,我们制备了 ZnO 基薄膜晶体管.     

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。     

退火温度对纳米ZnO薄膜结构与发光特性的影响

利用溶胶鄄凝胶法在硅衬底上制备了纳米ZnO薄膜。研究了热处理对ZnO薄膜的质量与发光性能的影响。结果表明,纳米ZnO薄膜具有六方纤锌矿结构,并且,随着退火温度的升高,ZnO的晶粒变大,c轴取向性变好,紫外发光强度增强。     

MOCVD法氧化锌单晶薄膜生长

介绍了氧化锌材料的一些突出特性以及生长氧化锌的方法。并通过金属有机化学气相沉积 (MOCVD)方法制备了优良的氧化锌薄膜。使用X射线衍射 (XRD)谱和室温光致发光(PL)光谱对所生长氧化锌薄膜的晶体质量和光学特性进行了研究。X射线衍射谱图显示仅在2θ =34.72°处有一个很陡峭的ZnO (0 0 2 )晶面衍射峰 ,说明所制备的氧化锌薄膜c轴取向高度一致。此衍射峰的半高宽为 0 .2 82° ,显示出较好的晶体质量。在室温光致发光谱中 ,薄膜的紫外发光强度与深能级复合发光的强度比超过 10∶1,表明薄膜的光学质量较高     

关于ZnO压电薄膜的概况

在ZnO、CdS等6mm点群的晶体中,垂直于C轴的面内的弹性和电性都是对称的,所以C轴择优取向的多晶薄膜即使其a轴随机取向也能具有象单晶那样的压电性,这类薄膜有很重要的实用价值,尤其是ZnO薄膜已广泛地用于各种声电和声光器件。 我们用射频平面磁控溅射装置和掺Li的ZnO陶瓷靶制出了压电性良好的ZnO膜,靶面附近的磁场水平分量约300高斯,膜的沉积速率约4微米/小时。     

ZnO/Si(111)界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

ZnO/Si (111）界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

R.F.平面磁控溅射ZnO压电薄膜的特性

用高淀积速率R.F.平面磁控溅射已制备出具有极好结晶取向和表面平整度的ZnO压电薄膜.通过X-射线衍射,扫描电子显微镜,反射式电子衍射,光测量和机电测量对这些薄膜进行了详细的研究.薄膜c-轴垂直于基片.c-轴取向的标准偏离角σ小于0.5°,σ的最小值为0.35°,溅射条件为气压5×10~(-3)毛-3×10~(-2)毛(予先混合好的Ar50% O_250%),基片温度300—350℃.厚度达48微米的ZnO薄膜已重复制得,膜的质量和平整度没有下降.这些薄膜表面的平整度类似于玻璃基片.对He-Ne6328埃线TE_0模来说,4.2微米厚薄膜的光波导损耗低至2.0分贝/厘米,溅射后不需要处理.在叉指换能器(IDT)/ZnO/玻璃和ZnO/IDT/玻璃结构两种情况下,有效表面波耦合系数大于ZnO/玻璃结构理论值的95%.     

退火对溅射ZnO薄膜光吸收性能的影响

利用射频磁控溅射制备了高c轴取向的ZnO薄膜,采用X-射线衍射仪、扫描电镜和紫外-可见光分光光度计研究了退火对ZnO薄膜的结构和光吸收性能的影响。结果表明,退火可以改善ZnO薄膜的质量和光吸收性能。退火后薄膜的结构、形貌和光吸收性能得到改善,薄膜中缺陷减少,晶粒长大致密化,尺寸较均匀;紫外吸收峰变窄,强度增加,吸收边变得陡峭并向长波方向移动,光学带隙降低。450℃退火的ZnO薄膜具有最佳的结晶质量和紫外吸收性能。     

基于ZnO/Si结构的声表面波器件设计研究

微机电系统(MEMS)工艺已被广泛用于制造各种硅基薄膜器件.声表面波(SAW)器件是性能优良的MEMS器件.该文利用多物理耦合场软件COMSOL Multiphysics仿真了氧化锌/硅(ZnO/Si)结构SAW谐振器,并得到其S11参数.对应于仿真,该文制造了该种结构的SAW器件.实验所用的ZnO通过射频磁控溅射制备,所制备的ZnO具有良好的(002)取向.实验测得的ZnO/Si结构SAW器件的中心频率为111.6 MHz,与仿真结构接近.     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜，N2O为生长气氛．利用X射线衍射（XRD），Hall实验，X射线光电子能谱（XPS）和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究．结果表明，薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量，N以N-Al键的形式存在．N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时，共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值，载流子浓度为2.52e17cm－3，电阻率为57.3Ω·cm，Hall迁移率为0.43cm2/(V·s)．N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向，在可见光区域透射率高达90%．