磁控溅射ZnO薄膜的退火热力学行为研究

本文利用原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等分析手段研究了反应射频磁控溅射截然不同的阶段,其临界转变温度在790 ℃附近.进一步分析表明,决定低温退火的晶粒长大机制为Zn填隙原子扩散机制,而决定高温退火时的晶粒长大机制为O空位扩散机制.界面分析结果显示:在临界转变温度以下,ZnO薄膜与基体Si之间基本不发生界面反应;在高温退火过程中,ZnO薄膜与基体Si之间的界面反应主要以氧化后的Si表面层向ZnO扩散的方式进行,并导致了薄膜应力的迅速增加,而界面反应开始之前的薄膜应力的变化,则是由于晶粒合并所引起的.     

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

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.