多组分掺杂ZnO薄膜的微观结构及电学性能研究

采用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上制备多组分掺杂ZnO薄膜,研究了衬底温度和氧分压对Bi、Cr、Sb、Mn和Co掺杂ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及电学性能的影响。结果表明:随着衬底温度的升高,ZnO(002)衍射峰相对强度先增强后减弱;薄膜表面粗糙度先减小后增大。随着氧分压的增大,ZnO的(101)、(102)和(103)衍射峰消失,薄膜呈优异的(002)择优取向生长。在衬底温度为300℃、氧分压为50%时,Bi、Cr、Sb、Mn和Co所引起的缺陷和氧过剩引起的本征缺陷,共同形成受主态的复合缺陷,导致晶界势垒激增。此时,薄膜有最优化的压敏电压、非线性常数和漏电流,分别达到7.05V、20.83和0.58μA/mm~2。