磁控濺射法制備ZnO薄膜的研究

1、磁控濺射法制備ZnO薄膜的研究何五九佳木斯大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 黑龍江省佳木斯市 154007摘要：采用直流反應(yīng)磁控濺射的方法，通過改變?yōu)R射功率、改變工作壓強、改變襯底溫度以及退火處理等方法，在玻璃襯底上制備ZnO薄膜，襯底上預(yù)先渡有透明的ITO導(dǎo)電薄膜，因此制備的樣品可以直接作為陽極熒光屏用于場發(fā)射平板顯示器。通過X射線衍射法、掃描電鏡及原子力顯微鏡對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌特性進(jìn)行了測試，利用場發(fā)射、熒光光譜儀對樣品的陰極射線發(fā)光特性和光致發(fā)光進(jìn)行了測試和分析。研究了ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)狀況、成分、點缺陷濃度等因素與其發(fā)光特性之間的關(guān)系，找到制備較好薄膜的實驗條件，實驗表明，在濺射功率為150W、工

2、作壓強為4Pa、襯底溫度為250度及進(jìn)行退火處理的條件下，生成的薄膜顆粒比較大、比較致密、平整度較好，即容易生成結(jié)晶質(zhì)量比較好的薄膜，而高的結(jié)晶質(zhì)量和一致的c軸取向性觀察到有好的紫外光及藍(lán)綠光發(fā)射，薄膜對光的透過率一般在80%以上，是比較好的透明薄膜。同時，在上述較好的實驗條件下，分別以N2、NH3作為摻雜劑，對氧化鋅進(jìn)行p型摻雜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在用NH3為摻雜劑時，有氮元素的摻入但不穩(wěn)定。對于稀磁性半導(dǎo)體材料的研究，基于氧化鋅的研究比較少，嘗試了摻釩氧化鋅薄膜的制備，結(jié)果表明釩元素成功的被摻入氧化鋅薄膜，但其磁性的研究需要進(jìn)一步探索。關(guān)鍵詞：氧化鋅、磁控濺射、場發(fā)射平板顯示、光致發(fā)光、摻雜、稀磁性

3、Magnetron sputtering of ZnO thin films prepared by the researchHEWujiuJiamusi university school of materials science and engineering Jiamusi in HeiLongjiang province. 154007Abstract: using dc reactive magnetron sputtering method, by changing the sputtering power, changing the pressure of work, chang

4、e the substrate temperature and annealing treatment methods, such as the preparation of ZnO thin films on glass substrate, substrate in advance crossing the ITO transparent conductive films, so the preparation of the sample can be directly used as anode screen in field emission flat panel display. B

5、y X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (sem) and atomic force microscope structure, the morphology characteristics of samples were tested, using field emission and fluorescence spectrometer cathode ray emitting characteristics of samples and light luminescence were tested and analyz

6、ed. Studied the condition of ZnO thin film structure, composition and the concentration of point defects and their luminescence properties, the relationship between the preparation to find a better film experimental conditions, the experimental results show that the sputtering power is 150 w, work p

7、ressure is 4 pa, the substrate temperature is 250 degrees and annealing processing conditions, the generated film particles is larger, more dense, flatness is better, that is easy to generate the crystal quality of a good film, and the crystallization of high quality and consistent c axis orientatio

8、n is observed to have good ultraviolet light and blue green light emission, film light transmittance is in commonly 80%, is a better transparent film. At the same time, in the better experimental conditions, respectively with N2, NH3 as dopant, to p-type doped zno, found that when using NH3 as the d

9、oping agent, nitrogen doped but not stable. For dilute magnetic semiconductor materials research, based on the research of zinc oxide is less, try the vanadium doped ZnOthin film preparation, the results show that the success of vanadium element was doped zno thin film, but its magnetic studies need

10、 further exploration.Keywords: zinc oxide, magnetron sputtering, field emission display, photoluminescence, doping, dilute magnetic 目錄一、引言1.1、顯示技術(shù)及其發(fā)展1.2、平板顯示材料的研究及其應(yīng)用進(jìn)展1.3、稀磁性半導(dǎo)體材料研究進(jìn)展2、 理論基礎(chǔ)2.1、ZnO的性質(zhì)及應(yīng)用 2.1.1、ZnO的基本性質(zhì) 2.1.2、ZnO的應(yīng)用2.2、ZnO薄膜的制備及摻雜 2.2.1、ZnO薄膜的制備 2.2.2、ZnO的摻雜 2.2.3、ZnO的稀磁性2.3、ZnO薄膜發(fā)

11、光機理的研究 2.3.1、光電顯示呢材料的分類 2.3.2、材料發(fā)光的基本原理 2.3.3、陰極射線激發(fā)材料的發(fā)光過程 2.3.4、ZnO薄膜發(fā)光機理的研究2.4、ZnO薄膜的應(yīng)用前景3、 實驗及測試方法 3.1、濺射鍍膜 3.1.1、濺射鍍膜的工作原理 3.1.2、濺射鍍膜的特點 3.1.3、濺射鍍膜的分類 3.2、磁控濺射鍍膜 3.2.1、磁控濺射的原理 3.2.2、磁控濺射的特點 3.3、直流反應(yīng)磁控濺射實驗儀器及操作 3.3.1、設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù) 3.3.2、設(shè)備的構(gòu)成 3.3.3、儀器的操作規(guī)程 3.4、測試方法 3.4.1、結(jié)構(gòu)分析 3.4.2、形貌分析 3.4.3、場致發(fā)光測試

12、 3.4.4、光致發(fā)光測試 3.4.5、光吸收譜測試4、 實驗及結(jié)果分析 4.1、濺射功率對ZnO薄膜的影響 4.1.1、濺射功率對ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)的影響 4.1.2、濺射功率對ZnO薄膜的形貌的影響 4.1.3、小結(jié) 4.2、工作壓強對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)特性的影響 4.2.1、工作壓強對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)特性的影響 4.2.2、工作壓強對ZnO薄膜形貌結(jié)構(gòu)的影響 4.2.3、工作壓強對ZnO薄膜場致發(fā)光的影響 4.2.4、工作壓強對ZnO薄膜的影響光致發(fā)光的影響 4.2.5、工作壓強對ZnO薄膜吸收譜的影響 4.2.6、小結(jié) 4.3、襯底溫度對ZnO薄膜的影響 4.3.1、襯底溫度對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)特

13、性的影響 4.3.2、襯底溫度對ZnO薄膜的形貌結(jié)構(gòu)影響 4.3.3、襯底溫度對ZnO薄膜場致發(fā)光的影響 4.3.4、襯底溫度對ZnO薄膜光致發(fā)光的影響 4.3.5、小結(jié) 4.4、退火處理對ZnO薄膜的影響 4.4.1、退火處理對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)特性的影響 4.4.2、退火處理對ZnO薄膜的形貌結(jié)構(gòu)影響 4.4.3、退火處理對ZnO薄膜場致發(fā)光的影響 4.4.4、退火處理對ZnO薄膜吸收譜的影響 4.4.5、小結(jié) 4.5、ZnO薄膜摻雜 4.5.1、N2作為摻雜劑的摻雜 4.5.2、NH2作為摻雜劑的摻雜 4.5.3、小結(jié) 4.6、ZnO薄膜的稀磁性研究 4.6.1、摻V的ZnO薄膜的制備 4.

14、6.2、對摻V的ZnO薄膜的測試分析 4.6.3、小結(jié)5、 結(jié)論6、 參考文獻(xiàn) 1、 引言1.1、顯示技術(shù)及其發(fā)展 知識經(jīng)濟時代就是以知識的生產(chǎn)、傳播和應(yīng)用為社會發(fā)展動力的時代，知識傳播速度將成為社會和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前知識的傳播手段主要有印刷品、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，信息和知識傳播實現(xiàn)了實時性，可隨時隨地的交流。而這些過程的終端設(shè)備與人的對話是靠顯示器完成的。由于平板式顯示器厚度薄、重量輕、電壓低、功耗低、無閃爍抖動、環(huán)境性能好等優(yōu)點，多用于工業(yè)、軍事 、交通、教育、航空航天、衛(wèi)星遙感和醫(yī)療等各方面，成為電子信息工業(yè)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。 隨著電子、材料等工業(yè)的進(jìn)步，顯示技術(shù)的發(fā)展首

15、先體現(xiàn)在顯示器件的發(fā)展。電子顯示器分為主動發(fā)光型利用信息來調(diào)制各像素的發(fā)光亮度和顏色并直接顯示；非主動發(fā)光型本身不發(fā)光，而是利用信息來調(diào)制外光源從而使其達(dá)到顯示的目的。陰極射線管顯示器、等離子體顯示器、場致發(fā)射平板顯示器、發(fā)光二極管顯示器等屬于主動發(fā)光型；液晶顯示器、電化學(xué)顯示器、懸浮顆粒顯示器等屬于非主動發(fā)光型。 新型電子顯示器要向小型化、輕量化、低壓驅(qū)動、低功耗和平板型的方向發(fā)展。1.2平板顯示材料的研究及其應(yīng)用進(jìn)展平板顯示器的優(yōu)異性能，使之不僅能夠與傳統(tǒng)顯示器件爭奪市場，而且不斷開拓處新的應(yīng)用領(lǐng)域。它的種類很多，常見的有液晶顯示器、等離子體顯示器、電致發(fā)光顯示器、發(fā)光二極管、有機材料發(fā)光

16、和場致射顯示器等與陰極射線管相比，具有重量輕、體積小、功耗低等優(yōu)點。在大屏幕顯示、便攜式計算機等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但它們的總體顯示性能還達(dá)不到陰極射線管的水平。1.2.2、場致發(fā)射顯示冷陰極場致發(fā)射顯示是一種新型的主動發(fā)光型平板顯示器件，冷陰極場致發(fā)射顯示是利用陰極射線發(fā)光來顯示信息的，如圖1-2所示，陰極作為電子源，它所發(fā)射的電子撞擊陽極上的發(fā)光材料形成發(fā)光點，多個發(fā)光點構(gòu)成一個像素，通過驅(qū)動電路控制這些像素的發(fā)光點，可實現(xiàn)高分辨率圖像顯示。場發(fā)射平面顯示不但具有陰極射線管的高亮度、大視角和逼真的色彩，而且還具有厚度小、相應(yīng)速度快、高分辨率、耐高溫、具有相對低的工作電壓、高亮度、寬視角、好的

17、色彩飽和度和功耗低的優(yōu)點。這種兼有陰極射線管和平板顯示器件優(yōu)點的自發(fā)光型顯示器，被認(rèn)為是最理想的平板顯示器之一。 圖1-2 FED 結(jié)構(gòu)示意圖由于場發(fā)射平板顯示器件中陽極與陰極之間的空間較小，采用傳統(tǒng)涂敷式熒光屏工作時，受電子束轟擊，容易產(chǎn)生放氣、分解、濺射等過程，污染了場發(fā)射陰極，使其發(fā)射效率降低，進(jìn)而縮短其工作壽命。于是，對陽極熒光層進(jìn)行了最優(yōu)化研究，即將發(fā)光材料制成熒光薄膜不存在漫反射效應(yīng)、有更高的對比度和清晰度、熒光薄膜散熱快、能承受更高的驅(qū)動電壓，而且亮度更高；另外，致密的熒光薄膜能很好地附著在透明基片上并保證表明光滑，可消除由于電弧擊穿而導(dǎo)致的熒光粉顆粒燒傷或脫落現(xiàn)象，具有更小的放

18、氣率。熒光薄膜的研究具有廣闊的附著前途。但是場致射顯示器是工作在低電壓、高電流、處于真空環(huán)境的特點，因此要滿足以下幾個要求： （1）、熒光材料應(yīng)在較低的驅(qū)動電壓下具有較高的發(fā)光效率； （2）、熒光層表面必須具有一定的導(dǎo)電性，以承受較高的電流密度(10-100A/cm2)； （3）、必須適應(yīng)真空環(huán)境，有較低的放氣率，尤其不能釋放有害于陰極的氣體； （4）、適當(dāng)?shù)挠噍x時間。1.2.2、光電顯示ZnO是一種新型的-族直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)特性，具備了發(fā)射藍(lán)光或紫外光的優(yōu)越條件，而且原料易得、價廉、無毒，制備方法多樣，成為目前最具開發(fā)潛力的薄膜材料之一，有望開發(fā)出紫外、綠

19、光、藍(lán)光等多種發(fā)光器件。1.3、稀磁性半導(dǎo)體材料研究進(jìn)展近幾年，稀磁性半導(dǎo)體材料由于將載流子的荷電性和自旋集于一身，有望用來制作新型功能器件。ZnO基材料體系中鐵磁行為在理論上的發(fā)現(xiàn)意外著人民有可能制備出新型ZnO透明鐵磁材料，因此對-族化合物中的ZnO磁性方面受到人民的重視。使ZnO材料體系獲得實際應(yīng)用，關(guān)鍵在于提高材料的居里點至室溫和穩(wěn)定其磁性。對ZnO薄膜材料而言，摻雜元素的種類和含量對其磁性能有主要影響。二 理論基礎(chǔ)2.1、ZnO的性質(zhì)及應(yīng)用2.1.1、ZnO的基本性質(zhì)2.1.1.1、ZnO薄膜的晶體結(jié)構(gòu) ZnO是一種典型的-族氧化物半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度為3.33.4eV左右，與

20、許多-族化合物不同，ZnO在自然條件下的結(jié)晶是單一穩(wěn)定的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。圖2-1為ZnO晶體結(jié)構(gòu)示意圖，ZnO是有O原子組成的雙原子面以ABABAB交替形式沿（001）方向排列成的晶體。ZnO的晶格常數(shù)為a=0.325nm，c=0.512nm。 圖2-1 纖鋅礦ZnO晶體的原子點陣示意圖 表2-1 ZnO粉末多晶衍射的主要峰值 圖2-2 ZnO粉末多晶的XRD衍射圖表2-1為ZnO粉末多晶的XRD衍射的主要峰值，圖2-2是ZnO粉末多晶的XRD衍射圖。從圖2-2可知ZnO粉末多晶的主要衍射面為（101）、（100）和（002）晶面，當(dāng)薄膜C軸擇優(yōu)取向，其XRD衍射圖上只出現(xiàn)（002）峰。2.1

21、.1.2、ZnO的優(yōu)點、ZnO薄膜的生長溫度一般低于700，比GaN（生長溫度1050）要低得多，這有利于降低對設(shè)備的要求和能耗。、ZnO薄膜在室溫下光致發(fā)光和受激輻射有較低的閥值功率，有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。、ZnO有較高的激子復(fù)合能為60meV，結(jié)晶完整的ZnO晶體在室溫下激子仍然不會分解，理論上有可能實現(xiàn)室溫下較強的紫外受激發(fā)射，制備出有較好性能的探測器、LED等光電子器件。、ZnO有很好的成膜特性，能在較低的溫度（200-650）下制備出較好的晶體質(zhì)量的ZnO薄膜。、ZnO薄膜的原料豐富、成本低、無毒、對環(huán)境無污染，是環(huán)保型材料。 2.1.1.3、ZnO中的缺陷氧化鋅的一個重要缺點在于穩(wěn)

22、定性不高。A、點缺陷 氧化鋅的本征點缺陷共有六種形態(tài)：氧空位Vo；鋅空位Vzn；鋅位氧Ozn；氧位鋅Zno；間隙位氧Oi；間隙位鋅Zni。B、線缺陷（位錯） 位錯是由于在各種引力作用下晶面間的滑移造成的，位錯線就是已滑移區(qū)域未滑移區(qū)域的分界線，按照滑移的性質(zhì)可以分為刃位錯、螺旋位錯、復(fù)合位錯 。C、晶界 晶界上會俘獲大量的電子，從而在界面上產(chǎn)生勢壘，并且在兩個相鄰的區(qū)域中產(chǎn)生耗盡帶，降低材料的導(dǎo)電性能。2.1.1.4、薄膜的光學(xué)性能ZnO薄膜在室溫下的禁帶寬度為3.3eV（370nm）左右，對紫外線有強烈的吸收。2.1.2、ZnO薄膜的應(yīng)用 ZnO是一種應(yīng)用廣泛的耳朵功能材料。在透明電極、體聲

23、波器件、表面聲波器件、壓敏電阻、濕敏、氣敏傳感器和太陽能電池等領(lǐng)域內(nèi)均有應(yīng)用。近年來，隨著短波光電子器件的產(chǎn)業(yè)化的同時，ZnO的研究也越來越受到人民重視。2.2、ZnO薄膜的制備及其摻雜2.2.1、ZnO薄膜的制備磁控濺射法是目前研究最多、最成熟的一種ZnO薄膜制備方法。如圖2-3，濺射是利用荷能粒子轟擊靶材，使靶材原子或分子被濺射出來并沉積到襯底表面的一種工藝。根據(jù)靶材在沉積過程中是否發(fā)生化學(xué)變化，可分為普通濺射和反應(yīng)濺射。若靶材是Zn與環(huán)境氣氛中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成ZnO則是反應(yīng)濺射；若靶材是ZnO陶瓷，沉積過程中無化學(xué)變化則為普通濺射。 圖2-3磁控濺射工作室示意圖 2.2.2、ZnO表面

24、的p型摻雜氧化鋅的p型摻雜必須滿足：較大的擦濃度、較淺的受主能級，這樣才能夠?qū)o、Zni進(jìn)行有效的補償。主要方法有:族元素的摻雜人們對Ag、Cu、Au、Li進(jìn)行了一定的研究。利用擴散技術(shù)制備出ZnO：M（Ag、Cu、Au）薄膜。研究表面，在氧化鋅薄膜中族元素的摻雜能級很深，摻雜濃度也不高，因此作為受主摻雜不理想。B、族元素的摻雜 在V族元素的摻雜中，人們對N、P、As進(jìn)行了研究，特別是N作為活性原子摻雜，得到了性能較好的P-ZnO，利用施主-受主共摻雜的技術(shù)，還可以進(jìn)一步增加N的濃度。2.2.3、ZnO薄膜的稀磁性 結(jié)合磁學(xué)與電子學(xué)兩大領(lǐng)域的自旋電子學(xué)以及自旋電子學(xué)組件的研究與應(yīng)用，將是未來

25、科學(xué)發(fā)展的主流方向之一，而稀磁性半導(dǎo)體薄膜為目前廣為研究的自旋電子材料。2.3、ZnO發(fā)光機理的研究2.3.1、光電顯示材料的分類 光電顯示材料按其發(fā)光機理可分發(fā)光模式（主動顯示）和非發(fā)光模式（被動模式類。2.3.1.1發(fā)光模式光電顯示材料 陰極射線發(fā)光顯示材料、點致發(fā)光材料、帶電粒子激發(fā)的發(fā)光材料、光致發(fā)光材料、熱致發(fā)光材料。2.3.1.2、非發(fā)光模式光電顯示材料在非農(nóng)發(fā)光模式或被動模式中，必須有環(huán)境光，同時利用你給的材料在信號主要下光學(xué)性質(zhì)（如折射率、吸收率等）或其他性質(zhì)的變化，使環(huán)境光與材料互相作用后，輸出光發(fā)生了與信號對應(yīng)的變化而實現(xiàn)信息顯示。這種材料包括液晶顯示材料、電致變色顯示材料

26、和電泳成像顯示材料等。2.3.2、材料發(fā)光的基本原理研究目的是將氧化鋅薄膜作為陰極射線發(fā)光材料，用于場發(fā)射平板顯示器。當(dāng)固體從外界以某種形式（光、電及高能粒子）吸收能量，固體中原子的電子將從低能態(tài)激發(fā)到高能態(tài)，分離出一對帶異號電荷的粒子，一般為正離子（空穴）和電子，此時固體被激發(fā)。處以激發(fā)態(tài)的電子會自發(fā)地或受激地從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，可能將吸收的能量以光的形式輻射出來，這一過程為輻射復(fù)合，即發(fā)光。體系也可以以無輻射的形式（如發(fā)熱）將吸收能量散發(fā)出來，這一過程為無輻射復(fù)合。輻射性復(fù)合對于固體發(fā)光至關(guān)重要；而非輻射性復(fù)合會產(chǎn)生聲子，對固體發(fā)光有害。2.3.2.1、輻射性復(fù)合 帶-帶間復(fù)合發(fā)光這種復(fù)合

27、可分為不通過聲子的復(fù)合（直接躍遷）和必須通過聲子為媒介的復(fù)合（間接躍遷）兩種。在這類復(fù)合中，導(dǎo)帶底的電子落到價帶，與空穴復(fù)合，初態(tài)與終態(tài)的能量差以光的形式輻射，其躍遷模型如圖2-7所示。 圖2-7帶-帶間復(fù)合發(fā)光模型2.3.2.2、非輻射性復(fù)合 非輻射性復(fù)合主要是由于躍遷能量轉(zhuǎn)換為低能聲子而形成。有以下幾種形式：A、階段地發(fā)出聲子的復(fù)合 若在禁帶中含有若于能量不同的雜質(zhì)或缺陷能級，能級間能量很小，則在復(fù)合過程中，導(dǎo)帶電子可能會在這些能級間發(fā)生階段性躍遷，通過產(chǎn)生一系列聲子的產(chǎn)生實現(xiàn)復(fù)合過程。B、俄歇過程 在電子與空穴的復(fù)合過程中，多余的能量未以光輻射形式出現(xiàn)，而是被導(dǎo)帶電中的其他電子吸收。吸收

28、能量的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶的高能狀態(tài)，其后逐漸放出聲子，回到導(dǎo)帶的下端。發(fā)生于存在晶格缺陷的晶體中。C、表面復(fù)合在晶體的表面，通常缺陷密度遠(yuǎn)高于晶體內(nèi)部,因此在表面引起的各種非輻射性復(fù)合的幾率也比內(nèi)部高得多，因此熒光薄膜的發(fā)光效率和可靠性不僅與材料結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與表面狀態(tài)有關(guān)。所以熒光層表面力求平整、致密，以減少非輻射性復(fù)合，提高發(fā)光效率。2.3.3、陰極射線激發(fā)材料發(fā)光的過程 由陰極射線激發(fā)材料的發(fā)光過程可以概括為：陰極發(fā)出的電子轟擊陽極上的熒光物質(zhì)，熒光物質(zhì)產(chǎn)生電子空穴對，電子空穴對在熒光物質(zhì)中擴散，將能量傳遞各地活性中心，若這些活性中心所構(gòu)成的局部能級受激輻射可見光光子的條件，則可發(fā)出可見光。

29、其中活性中心被稱為發(fā)光中心。這些活性中心可以是間隙雜質(zhì)原子，也可以是某一原子空位或是熒光物質(zhì)的缺陷。2.3.4、ZnO薄膜發(fā)光機理的研究2.3.4.1、ZnO熒光薄膜的發(fā)光的分類A、晶態(tài)Zn0受激發(fā)光過程 關(guān)于晶態(tài)Zn0熒光粉受激綠帶發(fā)光有許多不同的解釋，現(xiàn)結(jié)合復(fù)合發(fā)光的能帶理論來概括介紹幾種Zn0發(fā)光模型。 圖2-11 Liu模型 (1) liu模型:對于Zn0熒光粉，一般認(rèn)為金屬原子是過剩的。過剩的Zn原子處于晶格的間隙位置，基質(zhì)晶格的原子由于受到填隙Zn原子的微擾而使禁帶內(nèi)出現(xiàn)相應(yīng)的發(fā)光中心能級，如圖2-11所示。當(dāng)Zn0熒光薄膜被激發(fā)時，基質(zhì)吸收能量將價帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶，分別在導(dǎo)帶和價

30、帶形成電子一空穴對(過程I)。隨著電子和空穴的遷移擴散，產(chǎn)生受激電離的發(fā)光中心(過程II和III)，它與受激電子復(fù)合而發(fā)光(過程)。Vanheusden模型:Vanheusden等通過觀察氧空位離化(Vo+、Vo +過程與自由載流子濃度及Zn0綠帶發(fā)光之間的關(guān)系，認(rèn)為Zn0綠帶發(fā)光取決于單離子化氧空位(Vo+）的形成，該模型能級結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。Zn0受轟激后會在價帶形成空穴(過程I)，然后氧空位上的電子與之復(fù)合并發(fā)光(過程II)，同時伴隨形成Vo+ 圖2-12Vanheusden模型( 3 ) Bylander模型:這個模型認(rèn)為Zn0的綠帶發(fā)光是由施主一受主對引起的。在Zn0晶體中，填隙

31、Zn原子是施主，而鋅的空位則成為受主，二者在Zn0禁帶內(nèi)分別形成施主能級和受主能級。當(dāng)電子激發(fā)時，施主電子被激發(fā)到激發(fā)態(tài)而后遷移和受主空穴復(fù)合，稱之為施主一受主對復(fù)合發(fā)光(如圖2-13)。 圖2-13 Bylander模型 2.3.4.2、發(fā)光機理研究 以往人們主要研究摻入激活劑物質(zhì)的Zn0的發(fā)光特性，認(rèn)為Zn0的發(fā)光中心是摻入Li或Cu等雜質(zhì)形成的局域能級，而根據(jù)目前的文獻(xiàn)報道，未摻雜的Zn0同樣具有發(fā)光特性。未摻雜Zn0的發(fā)光特性必然與其自身形成的局部能級有關(guān)，歸根與其結(jié)晶狀況、化學(xué)配比以及本征缺陷等因素密切相關(guān)。氧化鋅中的主要缺陷有位錯和化學(xué)計量比偏離等，如空位(氧空位和鋅空位)、填隙原

32、子(氧填隙原子和鋅填隙原子)和替位原子(氧占鋅位和鋅占氧位)。然而對于Zn0具體的發(fā)光中心的解釋尚未達(dá)成共識。并且根據(jù)目前的研究狀況，可知，Zn0發(fā)光的譜線范圍十分豐富，包括紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、紫外多種譜帶，Zn0薄膜的必然具有較為復(fù)雜的能帶結(jié)構(gòu)。2.4、ZnO薄膜的應(yīng)用前景 Zn0薄膜是一種多功能的半導(dǎo)體材料，具有光電、壓電、氣敏、壓敏、透明導(dǎo)電、發(fā)光等多種特性，因此可以應(yīng)用于多種領(lǐng)域。在其發(fā)光方面，它的兩大特性，一是室溫下光泵浦紫外光的發(fā)射;二是在光子或陰極射線激發(fā)下的藍(lán)一綠光的發(fā)射。研究Zn0紫外光發(fā)射的應(yīng)用方向，使將其制備成為紫外激光器，這對于提高光記錄密度和光信息的存取速度將起到

33、非常重要的作用。利用其受激發(fā)射藍(lán)綠光的本領(lǐng)，Zn0薄膜可以作為場發(fā)射平板顯示器的低壓熒光層，或者應(yīng)用于真空熒光顯示器件，這對于顯示器件的小型化及平板化都有十分重要的意義。3、 實驗方法3.1裁射鍍膜3.1.1裁射鍍膜的工作原理A、靶材的濺射 當(dāng)帶有幾十電子伏以上動能的粒子或粒子束照射固體表面，靠近固體表面的原子獲得入射粒子部分能量，進(jìn)而從表面逃逸出來，這種現(xiàn)象稱為濺射。濺射過程需要在真空條件中進(jìn)行，濺射時通進(jìn)少量惰性氣體(如氫氣)，利用低壓惰性氣體輝光放電產(chǎn)生離子(如Ar' )。輝光放電是濺射的基礎(chǔ)，濺射過程是在輝光放電中產(chǎn)生的。輝光放電產(chǎn)生的惰性氣體離子經(jīng)過偏壓加速后轟擊靶材(陰極)

34、，其中一部分在靶材表面發(fā)生背散射，再次返回到真空室中，大部分離子進(jìn)入樣品內(nèi)部。 進(jìn)入靶材內(nèi)部的離子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞，并將一部分動能傳給靶材原子，當(dāng)靶材原子的動能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢壘時，靶材原子會從晶格陣點中被碰出，產(chǎn)生離位原子，并進(jìn)一步和附近的靶材原子依次反復(fù)碰撞，產(chǎn)生所謂的碰撞級聯(lián)。當(dāng)這種碰撞級聯(lián)到達(dá)靶材表面時，如果靠近靶材表面的原子的動能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過表面結(jié)合能，這些樣品原子就會從靶材表面放出并進(jìn)入真空室中。 B、濺射粒子的遷移進(jìn)入真空的靶材原子一部分被散射回靶材;一部分被電子碰撞電離，或被亞穩(wěn)原子碰撞電離，產(chǎn)生的離子加速返回靶材，或產(chǎn)生濺射作用或在陰極區(qū)損失掉;還有一部

35、分濺射出的靶材原子以核能中性粒子的形式遷移到基片上。 為了減小遷移過程中由于濺射粒子與濺射氣體碰撞而引起的能量損失，靶材與基片之間的距離應(yīng)該與粒子的平均自由程大致相等。C、濺射粒子在基片上成膜 遷移到基片的粒子經(jīng)過吸附、凝結(jié)、表面擴散以及碰撞等過程，形成穩(wěn)定的晶核，然后再通過不斷的吸附使晶核長大成小島，到長大后互相聚結(jié)，最后形成連續(xù)狀的薄膜。 濺射過程中還可以同時通進(jìn)少量活性氣體，使它和靶材原子在襯底上形成化合物薄膜，稱為反應(yīng)濺射。3.1.2裁射鍍膜的特點 濺射鍍膜的主要特點是每個濺射粒子到達(dá)基片時所帶的能量非常大，從而使濺射膜層呈現(xiàn)出其特殊性。這些高能濺射粒子在成膜的過程中一方面使膜表面的溫

36、度升高;一方面使膜的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;此外還會產(chǎn)生一系列其它的現(xiàn)象及特點，如，膜層和基片的附著力增加、形成準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)相的膜層(例如類似金剛石相的碳膜和非晶態(tài)膜等)、引起膜層中雜質(zhì)氣體的混入、引起缺陷的產(chǎn)生以及內(nèi)應(yīng)力的增加等等。其中缺陷的產(chǎn)生以及內(nèi)應(yīng)力的增加可以通過適當(dāng)?shù)脑黾踊瑴囟葋硐?。而膜層與基片之間良好的附著性能恰恰是好的熒光層所必具備的條件之一，這也是我們選用濺射方法制備Zn0熒光層的原因之一。 相對于傳統(tǒng)的真空蒸鍍法，濺射鍍膜的優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面: A膜層和基體的附著力強; B可以方便的制備高熔點物質(zhì)的薄膜; C在很大面積上可以制取均勻的膜層: D膜的致密性、平整性好，膜的純度較高;

37、 E容易控制膜的成分，可以制備不同成分和配比的合金膜; F便于工業(yè)化生產(chǎn)，易于實現(xiàn)連續(xù)化、自動化操作等。濺射鍍膜的缺點主要為: A.必須按需要預(yù)先制備各種成分的靶; B.靶的卸裝不太方便; C.靶的利用率不高。3.13濺射鍍膜的分類 濺射鍍膜的方法多種多樣，按照電極的結(jié)構(gòu)、電極的相對位置以及濺射鍍膜的過程可以分為二極濺射、三極濺射(包括四極濺射)、磁控濺射、對向靶濺射、離子束濺射、吸氣濺射等。按照濺射方式的不同可分為直流濺射、射頻濺射(13.56MHz )、偏壓濺射和反應(yīng)濺射等。3.2磁控濺射鍍膜3.2.1磁控濺射的原理 通常的濺射方法濺射效率不高。磁控濺射可以有效的增加氣體的離化率，提高濺射

38、效率。磁控濺射的基本原理是利用磁場來改變電子的運動方向，將電子的運動限制在鄰近陰極的附近，束縛和延長電子的運動軌跡，從而提高電子與工作氣體的電離率，有效地利用電子能量，使粒子轟擊靶材引起的濺射更加有效。 對于一般的濺射方法，在冷陰極輝光放電中，由于離子轟擊陰極(靶材)表面，會從陰極表面放出二次電子。這些二次電子在陰極位降的電場作用下被加速，沿直線運動，進(jìn)入負(fù)輝光區(qū)，其在運動的過程中和中性的氣體分子發(fā)生電離碰撞，產(chǎn)生自持的輝光放電所需的離子，由此維持放電的正常進(jìn)行。其中從陰極表面釋放的二次電子的平均自由程隨電子能量的增大而增大，隨氣壓的增大而減小。在低氣壓下，離子在遠(yuǎn)離陰極的地方產(chǎn)生，因此它們的

39、熱壁損失較大。同時，有很多電子可以以較大的能量碰撞陽極，所引起的損失不能被碰撞引起的次級發(fā)射電子抵消，所以離化率很低，以至于不能達(dá)到自持的輝光放電所需的離子，輝光放電不能維持。增大加速電壓，電子的平均自由程也同時被增大，不能有效的增加離化效率，因而不能通過增加加速電壓來維持輝光放電。雖然增加氣壓可以提高離化率，但是，在較高的氣壓下，濺射出的粒子與氣體碰撞的機會也增大，實際的濺射率也很難有很大的提高。利用這種輝光放電的一般的直流二級濺射，通常在2-10Pa的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行濺射鍍膜。如果壓力低于2Pa，放電不能維持。但是如果在陰極位降區(qū)施加和電場垂直的磁場，則電子既在與電場、又在與磁場垂直的方向上

40、產(chǎn)生回旋前進(jìn)運動，其軌跡為一圓滾線。如圖3-1所示。這樣使電離碰撞的次數(shù)增加，即使在較低的濺射電壓和較低的氣壓下，也能維持放電。 對于磁場的布置，如果磁場采用與靶面平行的均勻磁場，雖然可以實現(xiàn)在較低的氣壓下維持放電，但是電子沒有受到軸向力的收束力，電子會從陰極兩端逃逸，電子的利用率不高，因此得不到較高的離子電流密度和較高的沉積速率。因此，在高速磁控濺射裝置中，采用不均勻磁場，磁力線為彎曲的結(jié)構(gòu)，如圖3-2所示，這樣在磁場互不垂直的空間中，回旋電子會受到電磁場的作用力，將其拉回到相互正交的電磁場空間。因此，電子可以受到有效的收集作用，電離碰撞的頻率極高，容易獲得非常大的轟擊靶的離子電流密度，得到

41、極高的膜沉積速率。此外，由于磁控濺射裝置中電子的這種特殊的運動方式，電子在完全喪失其動能之前，不會到達(dá)陽極(基片)，因而可以抑制由于電子轟擊而引起的基片溫度的升高，降低基板溫度。 圖3-1 磁控濺射裝置中靶表面電子的運動軌跡 圖3-2平面磁控電極3.2.2磁控濺射的特點 A、可獲得較大的離子轟擊電流，靶表面的濺射刻蝕速率和基片上膜的沉積速率都很高，因而沉積速率高、產(chǎn)量大; B、低能電子與氣體原子的碰撞幾率高，氣體的離化率大，濺射的功率效率 高; C、過高的入射離子能量使靶過分加熱，濺射效率降低; D、向基片的入射能量低，避免了基片溫度的過度升高; E、由于高速磁控濺射電極采用不均勻磁場，等離子

42、體產(chǎn)生局部收聚效應(yīng)，致使靶上局部位置的濺射刻蝕速率極大，靶上產(chǎn)生顯著的不均勻刻蝕。靶的利用率不高; F、對于高導(dǎo)磁率的靶材，磁控濺射放電難于進(jìn)行，因為磁力線會直接通過靶的內(nèi)部發(fā)生磁短路現(xiàn)象。 3.3直流反應(yīng)磁控濺射試驗裝置 實驗采用CS-300型磁控濺射鍍膜機來制備薄膜。3.3.1設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù) 真空室:280 X 280mm 靶位:3個 裝片:6片(100mm ) 極限真空度:5x10-4pa（75 X 10-6托) 恢復(fù)真空度: 5 x 10-3 Pa( 3.75 X 10-5托) 抽氣時間30分鐘 工作烘烤溫度:0500，可調(diào)、可控 磁控靶電參數(shù):電壓0800V，電流03. 5A，可

43、調(diào) 大電流電極:3個250 A 最大電功率:2. 8KW 樣品架轉(zhuǎn)速:0500r/min連續(xù)可控可調(diào) 耗水量:8升/分 反應(yīng)氣:四路分主控制和流量四顯示 3.3.2設(shè)備的構(gòu)成 該鍍膜機有主機和電控柜部分組成。主要由真空室、真空抽氣系統(tǒng)、配氣及充氣系統(tǒng)、真空測量系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及冷卻水接口幾部分構(gòu)成。下面就鍍膜室以及真空系統(tǒng)作以主要的介紹。1、真空鍍膜室 鍍膜室形似反扣的鐘罩，頂上開蓋，用不銹鋼制成，內(nèi)、外壁機械拋光，容積為： 280 X 280mm。由頂蓋、筒體和底蓋法蘭等組成。鍍膜室頂蓋與翻轉(zhuǎn)機構(gòu)相連，兩者之間用“O”型氟橡膠圈密封，蓋板預(yù)緊力依靠蓋板重量，蓋板密封依靠大氣壓力。筒體

44、側(cè)面有觀察窗可以觀察工作情況。在觀察裝外側(cè)裝有磁力禍合的預(yù)濺射擋板。鍍膜室頂蓋上裝有3個磁控靶靶位，靶材中裝有永磁體，與靶材接觸處采用紫銅，便與靶材散熱。靶座中心通水冷卻，進(jìn)、出水管分上、下二個(遵循下進(jìn)上出原則)，由不銹鋼制作。基片被夾具裝于圓形樣品架上，樣品架的面與靶相互垂直。樣品架裝于鍍膜室中心中軸上，中軸上裝滾珠。樣品架由抽氣口側(cè)面的帶有傘形齒輪的馬達(dá)通過磁力禍合帶動而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速0- 500r/min。擋板為圓形，擋板上開有兩個窗口，其直徑比靶的直徑稍大，擋板位于樣品架與靶之間，其中心軸懸接于頂蓋上。此擋板由蓋板上的一組磁力禍合帶動，由手撥動方位，只有窗口對著的加電靶，其靶材才能濺射到

45、基片上?；訜岵捎?1.5的鋁絲加熱器，用絕緣陶瓷固定。加熱絲的外側(cè)為基片的固定的樣品架，內(nèi)側(cè)為兩層溫度屏蔽罩，中心為反應(yīng)氣體導(dǎo)入管，底板上還裝有一個引線法蘭，供熱禍和其它使用。 2、真空系統(tǒng) 真空系統(tǒng)主要由機械泵、渦輪分子泵及金屬波紋管、管道、高真空閥、電磁閥和規(guī)管組合接頭等組成。整個真空系統(tǒng)全由不銹鋼制成，焊縫均采用氫弧焊。法蘭均采用金屬密封圈，活動密封處均采用氟橡膠“O”型圈。所有截至閥都采用不銹鋼波紋管高真空閥。所有大氣至真空的軸(轉(zhuǎn)動軸、電極引線)均采用無油真空密封，從而可以獲得清潔的真空環(huán)境。3、配氣及充氣系統(tǒng) 為保證各種功能用氣需要和純度，本裝置采用四只D-07質(zhì)量流量計，配以

46、電磁截至閥、管道、K型接頭和混合氣罐進(jìn)行氣體均勻后將氣體送入反應(yīng)室取樣室，氣體管路可抽高真空，以提高氣體的純度。4、電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)由真空系統(tǒng)控制部分、真空測量部分、二套直流濺射電源、一套射頻濺射電源、基片烘烤電源、基片架旋轉(zhuǎn)電源、渦輪分子泵電源、總控電源等組成。3.3.3濺射操作程序1、開總電源，開機械泵電源、分子泵電源，開分子泵冷卻水。2、打開放氣閥，充入干燥氮氣(或氫氣)，打開頂蓋，迅速將基片裝于樣品架上，裝入鍍膜室，置于旋轉(zhuǎn)架上。3、放下頂蓋，關(guān)好充氣閥，打開機械泵預(yù)抽閥及手動閥抽氣，同時按下分子泵“啟動”按鈕，頻率顯示逐步提升，顯示“400”不再上升，此時分子泵正常工作。4、當(dāng)真空

47、計的真空室讀數(shù)為2Pa時，關(guān)閉機械泵手動閥及“預(yù)抽閥”。5、開渦輪分子泵手動閥及前級閥。待真空度達(dá)到所需工作真空度。6、按下“溫度儀”按鈕可顯示真空室樣品溫度，根據(jù)實驗可設(shè)置所需溫度 500 ),“”按鈕為向上升溫，“”為降溫按鈕，按下“加熱溫度”按鈕即給樣品加溫。達(dá)到所需工作溫度后，穩(wěn)定一段時間。7、待真空室壓強和溫度達(dá)到實驗要求時，打開氣體流量計、混氣閥，調(diào)節(jié)所需充氣量，若真空度太高或太低，可調(diào)節(jié)閘板閥的啟閉程度，穩(wěn)定在所需工作真空度。8、開磁控濺射電源，調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓，使之起輝，并使濺射電流達(dá)到所需最佳值(不同的靶材最佳濺射電流不同)，并進(jìn)行預(yù)濺射1 -2分鐘，清潔基片、靶和室內(nèi)部件，以

48、便得到附著牢固且取向良好的薄膜。待電壓、電流穩(wěn)定后，打開旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，撥動擋板，使窗口對準(zhǔn)該靶，該靶材即被濺射到基片上，調(diào)節(jié)濺射功率和時間以控制膜厚。9、需要鍍另一靶材時，須將磁控濺射電源調(diào)零，后撥動波段開關(guān)至所需的靶位，再重復(fù)步驟8。10濺射完畢，關(guān)基片加熱電源，關(guān)氣體流量計及混氣閥，然后全部打開渦輪分子泵閥，使溫度處于不妨礙基片質(zhì)量時，再關(guān)閘板閥及分子泵電源。11、全部濺射完畢，取出基片后，放下頂蓋，關(guān)好放氣閥，打開機械泵抽至2 Pa，開分子泵，抽至高真空，然后關(guān)機，關(guān)冷卻水源及電源。3.4測試方法3.4.1結(jié)構(gòu)分析 薄膜的發(fā)光特性與其結(jié)晶狀況密切相關(guān)，好的結(jié)晶狀況可以減少因薄膜內(nèi)部成分起伏、

49、位錯、斷鍵等缺陷引起的非輻射型躍遷，獲得好的發(fā)光效果。好的結(jié)晶狀況是Zn0薄膜藍(lán)綠光發(fā)射的一個首要前提，而結(jié)晶較差的Zn0薄膜不發(fā)光或者發(fā)紫光。因而為了研究Zn0薄膜的發(fā)光特性，必須要研究Zn0薄膜的結(jié)構(gòu)特性，探尋制備時的技術(shù)參數(shù)與其結(jié)構(gòu)特性的關(guān)系，研究zno薄膜的結(jié)晶狀況與其結(jié)構(gòu)特性的關(guān)系，進(jìn)而研究zno薄膜的發(fā)光機理。 圖 3-3 X射線衍射方法 實驗采用X射線衍射(XRD)方法對薄膜的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分析。X射線衍射方法可以對物質(zhì)的結(jié)晶狀況、晶體表面的晶面取向以及晶粒的大小進(jìn)行分析。X射線衍射方法利用了電磁波(或物質(zhì)波)和周期結(jié)構(gòu)的衍射效應(yīng)，其物理基礎(chǔ)是布拉格(Bragg)公式2d sin

50、8一n,和衍射理論。布拉格公式中d是(hkl)晶面間距，B是布拉格衍射角(入射角或衍射角)，整數(shù)n是衍射級數(shù)，幾是X射線波長。如圖3-3所示，入射方向k。和衍射方向k的夾角是29，試樣以B角轉(zhuǎn)動、探測器以2B角轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生衍射峰的晶面和入射方向、衍射方向始終保持鏡面反射關(guān)系。從探測器得到的一系列的峰譜可以得到相應(yīng)的一系列衍射晶面間距(d值)，如果從衍射圖上各個峰對應(yīng)的晶面間距值(d值)和某晶體的PFD卡(多晶粉末衍射卡)上的d值相一致，就可以由衍射譜將晶體的結(jié)構(gòu)確定下來。3.4.2形貌分析 熒光薄膜的發(fā)光效率和可靠性不僅與材料結(jié)構(gòu)有關(guān)，與表面狀態(tài)也有密切的關(guān)系。平整、致密熒光層表面，缺陷密度較

51、低，從而可以減少表面非輻射性復(fù)合的幾率，提高發(fā)光效率。此外，平滑的熒光層表面可以消除由于電弧擊穿而導(dǎo)致的熒光粉顆粒脫落的現(xiàn)象，從而優(yōu)化了熒光層的性能。因而實驗需要采用原子力顯微鏡AFM)和掃描電子顯微鏡(SEM)對Zn0薄膜的表面形貌進(jìn)行分析。3.4.3場致發(fā)光側(cè)試 為了將制備出的Zn0薄膜制備制備為性能良好的熒光層應(yīng)用于場發(fā)射平板顯示器，有必要對Zn0的薄膜在陰極射線激發(fā)下的發(fā)光特性進(jìn)行測試。測試需要在場發(fā)射平板顯示器所需要的真空環(huán)境中進(jìn)行，測試裝置的結(jié)構(gòu)即為一簡單的場發(fā)射平板顯示器，再加上一個CCD攝像裝置，如圖3-5所示。 圖3-5 陰極射線發(fā)光性能的測試裝置3.4.4光致發(fā)光測試光致發(fā)

52、光特性采用O.5m Czerny-Turner型熒光探測單色儀來進(jìn)行分析。其激發(fā)光譜波長范圍為200800nm。測試時先使激發(fā)波長在200800nm范圍內(nèi)連續(xù)改變，測試樣品的吸收譜線，然后選擇樣品的最大吸收處的波長作為激發(fā)波長，測試樣品的發(fā)光譜線。3.4.5光吸收譜測試 我們使用UV 3150型紫外一可見分光光度計測量了我們制備的氧化鋅薄膜的光學(xué)性能。紫外一可見分光光度計測試原理:當(dāng)分子吸收適宜的光子之后，產(chǎn)生電子能級的躍遷而形成的光譜為電子光譜。電子能級的躍遷所產(chǎn)生的吸收光譜位于紫外及可見光區(qū)，主要是不飽和化合物的電子能級的躍遷，故電子光譜又叫紫外一可見吸收光譜。當(dāng)光經(jīng)過均勻而透明的介質(zhì)時，

53、部分在介質(zhì)表面反射，部分被介質(zhì)吸收，部分透過介質(zhì)出射。在實際測量時，首先讓光從樣品架的空格中或樣品襯底通過，測得其光強為IO，然后將樣品和與附有襯底的樣品插入光路，使光通過，其光強為I，兩次結(jié)果的比值就是透射率。紫外一可見分光光度計由光源、單色器、樣品室、檢測器、放大和控制系統(tǒng)、結(jié)果顯示系統(tǒng)等六部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-6示。 圖3-6 紫外-可見分光光度結(jié)構(gòu)原理圖4、 實驗結(jié)果與分析 實驗采用直流磁控濺射沉積的方法制備Zn0薄膜，使用CS-300型直流磁控濺射儀，純度為99.99%的鋅靶作為濺射靶源。關(guān)于襯底的選擇，以往的研究者制備Zn0薄膜fs91多采用硅片或者藍(lán)寶石作為襯底，在本實驗中，為

54、了使制備出的樣品可以直接作為陽極熒光屏，應(yīng)用于場發(fā)射平板顯示器，因而選用鍍有透明導(dǎo)電薄膜TTO的玻璃作為反應(yīng)基底。在基底放入反應(yīng)室之前，先用超聲波和去離子水清洗的方法去除基底表面的污染。實驗前，反應(yīng)室氣壓抽至5 X 10-3 Pa以下，試驗時反應(yīng)室內(nèi)充入適量的氫氣作為輔助氣體，充入適量的氧氣作為反應(yīng)氣體。為了使Zn0薄膜得到較好的發(fā)光效果，以往的研究者多采用改變襯底、改變反應(yīng)氣氛、高溫退火處理f9o_9il的方法來實現(xiàn)，退火處理一般經(jīng)過800-1000的高溫，可以觀察到Zn0薄膜較好的發(fā)光效果。但是，鑒于本實驗選用的玻璃襯底的熔點相對較低，不能采用高溫退火處理的方法，因此，我們采用適當(dāng)?shù)奶岣咭r底溫度、改變工作壓強以及采用適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行后退火處理的方法，來改變薄膜的結(jié)構(gòu)特性、電學(xué)特性，改變薄膜的化學(xué)配比、點缺陷濃度，改善其發(fā)光效果，繼而研究Zn0薄膜的結(jié)構(gòu)特性、化學(xué)配比缺陷與其發(fā)光特性的關(guān)系。4.1濺射功率對Zn0薄膜的影響4.1.1裁射功率對Zn0薄膜結(jié)構(gòu)的影響濺射功率的大小對濺射離子能量和濺射出的離子濃度有很大的影響，進(jìn)而影響到薄膜的沉積和生長，不同的儀器其濺射功率