沉积温度对ZnO薄膜结构及发光性能的影响

时间：2025-07-08

利用Nd-YAG激光器(波长为1064nm,频率为10Hz)做光源,采用纯金属锌靶,以Si(111)为基体在有氧的气氛中通过激光烧蚀锌靶表面来制备氧化锌薄膜,研究基体温度对ZnO薄膜结构及发光性能的影响。通过XRD和AFM原子力显微镜来表征氧化锌薄膜的结构和表面形貌,其光学性质由光致发光谱来表征。结果表明：在450—550℃的条件下沉积的ZnO薄膜具有c-轴择优取向,500℃时c-轴取向最明显

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第 2卷第 1 8期2007年 2月

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V0】.2 8

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TR ANS T O AT RI L AC I NS OF M E A S AND HEAT TR TMENT EA

F bur e r ay

2007

沉积温度对 Z O薄膜结构及发光性能的影响 n范希梅连建设，( .南交通大学材料学院，四川成都 1西摘

30 5 6 0 3; 2吉林大学材料学院，吉林长春 10 2 ) 10 1 .

要：利用 N . A dY G激光器 (长为 16 n频率为 1H )光源，波 04 m, 0 z做采用纯金属锌靶， s( l)基体在有以 i11为

氧的气氛中通过激光烧蚀锌靶表面来制备氧化锌薄膜，究基体温度对 Z O薄膜结构及发光性能的影响。研 n

通过 X D和 A M原子力显微镜来表征氧化锌薄膜的结构和表面形貌，光学性质由光致发光谱来表征。 R F其结果表明： 40— 5￣的条件下沉积的 Z O薄膜具有 c轴择优取向，0￣时 c轴取向最明显。具有 c轴在 5 50C n . 50C . .取向的 Z O薄膜具有强的紫外光发射和弱的绿光发射，光中心在 5 8 n的黄绿光发射主要归因于电子 n发 1r处 a从导带底部到氧位错缺陷 O能级之间的跃迁。

关键词：n;脉冲激光沉积；紫外光发射； X射线衍射 Z O 中图分类号： 4 21T 4 0 6 .;B 3文献标识码： A文章编号：10 .2 4 2 o ) 1 0 10 0 9 66 (0 7 0 . 0 .4 0

Efe t o ub t a e t m p r t e o t uc u e a d p o o u i e c n e f c fs sr t e e a ur n s r t r n h t l m n s e c p o e te fZn t n l s r p ri s O 0 hi f m iF AN . i . L AN in s e Xime。 I Ja .h

( .C l g fMaei sE gn e n,S uh et ioo gU ies y h n d 1 0,C ia 1 ol eo tr l n ie r g o tw s J tn nvri,C e g u6 0 3 e a i a t 1 hn;

2.C l g fMa r sS in e a dE gn e n,Jl

nv r t,C a g h n 10 2 ol eo ti ce c n n ie r g i nU ies y h c u 3 0 5,C ia e ea l i i i n hn )Ab ta tZ O ti mso i( )sbt t eed pstdb ae ba o fZ ag ti x gn ra t eamop ee N AG l e i sr c: n nf n S 1 u s aew r e oi ylsra lt n o n tre no ye e c v t s hr . d Y a rwt h d 1 1 r e i i s hwa ee gh o 0 4 m s s d a a e Ou￣e. h fe to u sr t e e au e o tu tr fZn ti l s n etg td b a so v ln t f1 6 n Wa u e l r S l s s T e e c fs b tae tmp rt r n sr cu e o O n f msWa iv siae y me n f h i XRD n a d AFM .1e o t a rp riso e Z O i l r h r ce z d b ooumi s e e t n Arin l e ih O l l pi lpo e t ft n t n f ms wee c aa tr e y ph tl nee n ew h a o a ra a l t8 u￣e I s I c e h h i i i s s g ti.

fu dta n l t jry o xs rwh gan a e o tie n e e c n io fsb t t e eaue 4 0—5 0℃ . o n tZ O fm wh a mao t f cai o t ris c n b ban d u d rt o dt n o u sr e tmp rtr 5 h i i i g h i a 5Co rs n ig t e c a i r wt tu t r re p dn ot — xsg o h sr cu e,itns o h n e eUV miso t ro F HM d we k ge n e sin i btie r m e Z e sin w h narw W i n a a r e miso s o a n d fo t nO l h i fms

g o ts b tae tmp rtr 0℃ .T e ge n d e e e miso e trn b u 8 rwn a u sr t e eau e5 0 h r e e p lv le s inc ne g a o

t51 nm a e atiutdt e ee to rn iin r m e i c n b trb e ot lcrn ta sto sfo t h hb t m ft e c n u t n b d t ea tst x g n Oz ee tlv l ot o o h o d ci a O t ii o y e d fc e e s o n h n .e.

Ke r: O;PL;UV h tlmi s e e X.a i rc o y wo ds Zn D p oou nee n e; r y df a t n i

氧化锌 ( n是在室温下具有宽禁带、接带隙 Z O)直

外延 ( B ,胶凝胶 ( 1 e)]射频磁控溅 M E)溶 o g S . 1,射，直流反应磁控喷射n金属锌膜氧化 n脉冲 ,,

( g .e )、Ⅵ族钎锌矿晶体结构的半导体材 E=33 V…Ⅱ.料，的激子结合能 (0 e比 G N( 4 e,z S它 6 m V) a 2 m V) n e

激光沉积 ( L 等。与其他方法相比，冲激光沉 P D)脉积法对获得高质量的氧化物薄膜更加有效，它具有简单的结构且操作方便，以通过调节激光能量，可脉宽

(9 e ) zl 3 m V 都要高。基于这些性质， 1m V和 T(9 e ) S氧化锌被作为紫外发光器件和在紫外区内带有低的阈

值的半导体激光器的重要候选材料之一，如发光二例极管和激光二极管。目前制备 Z O薄膜的方法很 n多，如金属有机物化学气相沉积 ( C D)]分子束 MO V ,

及频率等来控制薄膜的原子层，已经被广泛用于制取高质量的薄膜材料。考虑到制取氧化锌薄膜的成本问题，实验采用本通用的激光器 ( dY G激光， N .A波长 16 n和一个金 0 4 m)属锌靶 (氧化锌靶更加便宜 )过在氧的活性气氛较通

收稿日期： 2 0 - 12;修订日期： 2 0 -42 0 60 .4 0 60 -0

基金项目：国家“7”点基础研究与发展规划项目 (04 B 1. 93重 20 C 693 1 0)

下用激光烧蚀锌靶获得氧化锌薄膜。同时研究了基底温度对 Z O薄膜结构、面形貌及光致发光特性 n表的影响。

作者简介：范希梅 ( 9o_。,南交通大学材料学院讲师。 17 - )女西博士。要从